Microben kunnen veel van de metabolische hulpbronnen produceren die ze nodig hebben om te overleven. Maar omdat ze doorlatende celwanden hebben, die bronnen kunnen weglekken naar de omgeving. Omdat microben vaak in gemeenschappen leven met veel andere soorten microben, ze kunnen ook de metabolische bronnen opnemen die andere microben hebben gelekt. En, ze kunnen reageren op hun omgeving, verschuiven wat en hoeveel van een goed ze zelf produceren. Op een manier, deze uitwisseling van goederen is zijn eigen soort economie, maar wij mensen begrijpen het niet goed.

In een nieuwe krant in Natuurcommunicatie , drie onderzoekers van het Santa Fe Institute beschrijven een drietal paradoxale dynamieken die kunnen ontstaan ​​in eenvoudige microbiële economieën. De paper kijkt naar slechts één type scenario:een zelfvoorzieningsmodel waarbij twee soorten microben goederen produceren die waardevol zijn voor zowel zichzelf als de anderen.

De eerste paradox is 'de vloek van verhoogde efficiëntie'. Dit gebeurt wanneer Organisme A veel efficiënter is in het maken van een bepaalde metaboliet dan Organisme B. Organisme B heeft geen prikkel, dan, om die metaboliet te produceren, dus het stopt. Bijgevolg, Organisme B kan zich sneller voortplanten, wat betekent dat de efficiëntere producent, Organisme A, uiteindelijk een kleiner deel van de bevolking uitmaakt.

De tweede paradox is 'de vloek van verminderde inefficiëntie'. Organismen kunnen beter worden in het maken van een goed en de hele populatie groeit dan langzamer.

"Dit gebeurt omdat het leidt tot een gebrek aan specialisatie waarbij een organisme zowel goederen, " zegt Eric Libby, Santa Fe Institute Omidyar Fellow en co-auteur van de studie. "De gemeenschap als geheel wordt dan minder efficiënt en groeit langzamer."

De eerste twee paradoxen gaan ervan uit dat de twee celtypen onafhankelijk hun eigen metabolische beslissingen nemen. De derde - de grotendeels theoretische 'vloek van controle' - gaat ervan uit dat de ene microbe de andere kan manipuleren om een ​​bepaalde strategie te volgen. De manipulator kan aanvankelijk zijn percentage van de totale bevolking verhogen, maar ervaart uiteindelijk verliezen op lange termijn. "Afhankelijk van de tijdsduur van een vereniging, het kan voordeliger zijn om te concurreren met een andere microbe dan om deze te exploiteren, ’ schrijven de auteurs.

Het begrijpen van paradoxen in microbiële economieën kan belangrijk zijn voor het benaderen van gemanipuleerde microbiële gemeenschappen en een beter begrip van microbiomen. Van een eerste blik op deze systemen, het lijkt misschien voor de hand liggend welke microben het meest zouden profiteren van bepaalde strategieën om in deze metabole economieën te leven. Maar uiterlijk, het blijkt, kan bedriegen.