Samarbetande bakteriepopulationer är mer benägna att överleva i förändrade livsmiljöer, ny forskning visar.
Dr Mauro Mobilia, från University of Leeds, och professor Erwin Frey och Karl Wienand, från Ludwig-Maximilians-universitetet i München, har matematiskt modellerade bakteriekolonier som tävlar i en miljö med slumpmässigt varierande resurser.
Deras fynd, publicerad i Fysiska granskningsbrev , visat att en slumpmässigt föränderlig miljö kan skapa lika villkor mellan självbetjänande bakterier och bakterier som samverkar.
Liksom andra biologiska samhällen, bakteriekollektiv deltar i sociala interaktioner som främjar deras överlevnad. Till exempel finns samverkande bakterier som producerar och utsöndrar föreningar som stimulerar kolonitillväxt i många bakteriepopulationer trots att detta använder en stor del av deras energi.
I en stabil miljö, en bakteriestam som gör detta energioffer ofta dör ut eftersom den inte kan reproducera i samma takt som bakterier som "frilaster". Med hjälp av matematiska modeller, forskarna kunde simulera miljöer där olika gemenskapsstorlekar av kooperativa och frilastande bakterier var tvungna att konkurrera om att slumpmässigt byta resurser.
Studien visade att en slumpmässig övergång från resursmängder till knapphet minskar storleken på ett bakteriesamhälle, ger de samarbetsvilliga bakterierna en kampchans mot sina freeloading -rivaler.
Studiens medförfattare Dr Mobilia, från matematikskolan i Leeds, sade:"Generellt sett miljöerna där du hittar bakterier förändras ständigt. Våra kroppar, till exempel, med sina ständigt skiftande nivåer av hormoner och näringsämnen, ger en mycket varierande miljö för ett antal mikroorganismer.
"Studien visade att ett slumpmässigt byte från resursöverflöd till knapphet minskar storleken på ett bakteriesamhälle, ge de samarbetsvilliga bakterierna en kampchans mot sina freeloading -rivaler. "
Förste författaren Karl Wienand, en biofysiker från LMU München, sade:"Några av bakteriernas samarbetsbeteende kan uppträda i strid med den välkända idén om" överlevnad för de starkaste. " Bakterier har inte hjärnor eller sociala konventioner för att genomdriva samarbete, men vid analys av de kombinerade effekterna av miljö och befolkning på överlevnaden av en bakteriestam, våra modeller visar att en variabel miljö gör att bakterier kan övervinna priset på samarbete. "
Bakterier betraktas i allmänhet som osofistikerade organismer, men det finns bevis som visar att mikrobiella samhällen är komplexa system, med bakterier som har invecklade relationer med sin omgivning och varandra.
Dr Mobilia sa:"Mer modelleringsarbete behövs men vårt tillvägagångssätt kan användas för att studera olika typer av bakteriella interaktioner och samarbete för att ytterligare utveckla bakteriernas sociala liv.
"En bättre förståelse för hur bakterier interagerar med sin omgivning kan till och med ha en inverkan på hur man bäst odlar bakteriestammar och hur man behandlar bakterieinfektioner."
