하늘을 어둡게하는 기복이있는 커튼으로 모여서 삐걱 거리는 구름이 딥과 솟아납니다. 아프리카 평원을 가로 질러 수십만 명의 야생이 천둥을 함께 모여서 끝나지 않는 겉보기에 끝없는 철새 루프로 썬더를 함께 모았습니다. 파이어 플라이는 깜박임으로 깜박입니다. 대나무의 전체 숲은 한 번에 꽃이 피 웁니다. 과학자들은 그러한 협력과 복잡성을 가능하게하는 요인들을 괴롭히기 위해 수십 년 동안 이러한 매력적인 동기화의 업적을 연구했습니다.
.그러나 항상 집단적 행동에 참여하지 않는 개인이 있습니다. 이상한 새 나 곤충 또는 포유 동물은 나머지와 조금만 남아 있습니다. 무기에 대한 전화를 놓친 것으로 보이는 길 잃은 세포 또는 박테리아. 연구자들은 보통 그들에게주의를 기울이지 않고주의를 기울이지 않는 특이 치를 기각합니다.
그러나 소수의 과학자들은 그렇지 않으면 의심하기 시작했습니다. 그들의 직감은이 사람들이 더 깊은 무언가의 징조, 직장에서 더 넓은 진화 전략의 징후라는 것입니다. 이제 가설이 집단 행동에 대한 연구에 대한 매우 다른 생각 방식을 열어 준 새로운 연구.
유비쿼터스 외로움
프린스턴 대학의 수학적 생물 학자 인 코리나 타르 니타 (Corina Tarnita)가 초기 단서가 나왔고 동료들은 세포 슬라임 곰팡이에 관심을 돌렸다. . 일반적으로, 그것은 각 세포가 먹고 자체적으로 나누어지는 독방 아메바의 컬렉션으로 살고 있습니다. 그러나 기아로 위협을 받으면 최대 백만 개의 세포가 버섯 같은 탑으로 합쳐질 수 있습니다. 그들 중 약 20%가 줄기를 만들어 스스로를 만들어 나머지가 구조의 꼭대기로 이동하여 포자를 형성 할 수 있도록 스스로를 희생하여 음식없이 몇 달 동안 지속될 수 있습니다. 궁극적으로 물과 바람은 포자를 새롭고 잠재적으로 더 영양소가 풍부한 환경으로 분산시킵니다.
과학자들은 슬라임 곰팡이를 사용하여 사회적 행동의 출현과 유지를 실험적으로 조사하여 아메바 간의 협력을 보장하는 메커니즘을 식별했습니다. 그러나 그들은 항상 집계 된 세포에 집중했습니다. Tarnita와 그녀의 팀은 뒤에 남아있는 세포 (“외로움”)가 중요한 역할을했는지 조사하고 싶었습니다.
그들이 국립 과학 아카데미의 절차에서보고 한 바와 같이 2015 년 에이 외로움은 영양소가있는 상태에서 정기적으로 먹고 나누는 완벽하게 기능적 인 것으로 판명되었습니다. 그들의 자손은 굶주릴 때 정상적으로 집계 할 수 있습니다. 그들은 항상 그들 자신의 외로움을 남겼습니다. 그들의 존재는 점액 곰팡이 거동의 일관된 측면으로 보였습니다.
그로 인해 외로움이 단순히 수십만 개의 세포를 포함하는 동기화 프로세스에서 피할 수없는 스트래그가 뒤에있는 가능성을 남겼습니다. 이 경우, 연구자들은 비 응집 세포의 수가 한 실험에서 다른 실험으로 무작위로 변할 것으로 예상했습니다.
그러나 개별 아메바의 불규칙한 모양으로 인해 세기가 매우 어려워 졌기 때문에 타르니 타와 동료들이 이것을 테스트하는 데 몇 년이 더 걸릴 것입니다. 대학원생 페르난도 로신이 실험실에 합류하여 세포를 정확하게 열거하는 방법을 알아 냈습니다. Tarnita는“이것은 게임 체인저였습니다
그리고 그것은 즉시 놀라움으로 이어졌습니다.
숙박의 전략적 가치
한 번의 충격은 외로움이 원래 인구의 최대 30%를 구성하고 때로는 골재의 줄기의 세포 수를 초과한다는 것이 었습니다.
.그러나 그게 전부는 아닙니다. 연구원들은 일정한 부분의 세포가 각 시험에서 뒤에 남아있을 것이라고 예측했다. 그것은 각 세포가 유로 적으로 집단 행동에 참여할 것인지에 대한 (가중치) 동전을 뒤집는 것을 의미했을 것이다. Rossine은“우리는 그것이 동전 뒤집기가 될 것이라고 생각했습니다. “우리는 확신했다.”
과학자들은 3 월에 PLOS 생물학 에서보고했다 그러나, 일정한 비율의 외로움 대신, 그들은 일정한 수를 발견했습니다. 프린스턴의 생물 물리학 자이자 연구의 공동 저자 중 한 명인 토마스 그레고르 (Thomas Gregor)는“세포가 암기 한 일종의 세트가있다”고 말했다. 슬라임 몰드의 다른 변형은 세트 포인트가 다릅니다. Tarnita가 말했듯이,“그들 중 일부는 엄청나게 좋은 애그리 게이터처럼 보였고 약 10,000 명의 외로움을 남겼습니다. 다른 사람들은 집계에 너무 나빴 기 때문에 50,000 또는 100,000 명의 외로움을 남길 수있었습니다.”
.균주 사이의 자연 변화는 외로움의 행동이 자연 선택이 행동 할 수있는 유전 적 특성이라는 것을 의미합니다. 추가 실험 및 시뮬레이션은이 숫자가 환경 적 요인에 의해 영향을받는 것으로 나타 났으며, 이는 세포의 화학 신호가 어떻게 확산되고 상호 작용하여 집계를 촉진하거나 방해하는지에 영향을 미친다는 것을 보여 주었다.
.세포가 굶어 죽기 시작하면 화학 신호를 이웃에게 보냅니다. 충분한 셀이 경보를 울리면 집계 과정이 시작됩니다. Tarnita와 그녀의 동료들은 관찰 된 외로움 패턴이 다른 속도로 적극적으로 집계하는 형태로 변형되는 개별 세포에 의해 설명 될 수 있음을 보여주는 간단한 모델을 구축했습니다. 더 많은 세포가 집계함에 따라, 그들의 기아는 신호가 저하되었다. Tarnita는“어떤 시점에서,‘위험하다’고 비명을 지르고있는 모든 사람들이 이미 떠났기 때문에 더 이상‘위험하다’는 소리를들을 수없는 몇 가지 세포가 남아있을 것입니다. "라고 Tarnita는 말했습니다. 남아있는 세포는 외로움입니다.
"그러나 완전히 동기화 할 수 없다면 진화로 인해 실제로 흥미로운 전략으로 바꿀 수 있다면 어떨까요?" Tarnita가 물었다. 진화는 잠재적으로 그 과정에서 행동 할 수 있기 때문에“실제로 행동으로서 실제로 의미가있을 수 있습니다.”
.그녀와 그녀의 동료들은 그것이 베팅 헤징의 형태라고 주장합니다. 집계 된 세포체는 고유 한 위험을 초래합니다. 포식자에 의해 먹거나 자신의 이기적인 이익을 위해 점액 곰팡이의 집단적 행동을 이용하는 "사기꾼"세포에 의해 오버런 될 수 있습니다. 그리고 영양소가 환경으로 갑자기 돌아 오면 아메바는 집계 과정을 뒤집어 그 음식에 접근 할 수 없습니다.
따라서 외로움 세포는 그러한 상황 중 하나가 발생할 경우 보험 형태로 작용할 수 있습니다. Tarnita는“이 씨앗을 남겨두고있다”고 말했다. Tarnita는 말했다.
사회적 행동 보존
베팅 헤징은 새로운 개념이 아닙니다. 시끄러운 유전자 발현은 유 전적으로 동일한 유기체간에 다양성을 만들 수 있습니다. 예를 들어 소량의 박테리아가 항생제 또는 클론 어류의 특정 개체에 저항 할 수있게 해줍니다. 그러나 이러한 형태의 베팅 헤징은 개별 수준에서 발생합니다.
Tarnita와 그녀의 팀은 그들이 관찰 한 베팅 헤징이 집단 수준에서 발생한다고 의심합니다. "각 세포는 외로움을 분리하기로 결정하지 않았다"고 그녀는 말했다. “실제로 어떤 의미에서는 사회적 결정입니다. 그것은 세계의 다른 지역에 의존하는 결정입니다.” - 주변 세포의 수다와 환경의 물리적 특성에 대해
과학자들은 여전히 슬라임 곰팡이 가이 베팅 헤징 전략의 체력 혜택을 얻는다는 것을 확실하게 증명해야합니다. 그러나 게임 이론의 이전 연구에 따르면 개인이 몇 라운드 동안 집단 활동을“탈퇴”할 수있을 때, 인구의 협력과 다양성을 유지하고 기생 개인으로부터 그룹을 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. Tarnita의 실험실에서 진행중인 모델링 작업은 비슷한 것을 암시했습니다.
Tarnita는“이것이 일어나는 일이라면 특별한 집계를 보존하는 것이 아니라 사회적 행동 자체를 보존하는 것은 정말 흥미로운 전략입니다.
더욱이, Rossine은“이 비 사회적 부분조차도 사회적 요소를 가지고 있다는 사실”은 유기체의 다세포 성과 사회적 협력으로의 진화론 적 전환을 일으킬 수 있다고 말했다.
연구원들은 분자 수준에서 일어나는 일을 고정하여 슬라임 곰팡이 에서이 전략을 가능하게하기를 희망합니다. 그러나 그들은 다른 시스템에서 외로움을 연구 할 전망에 가장 흥분합니다. Rossine은“그룹의 존재를 안정화시키는 외로움에 대한 이론적 아이디어는 매우 강력한 아이디어입니다. 아마도 그것은 또한 마이그레이션 된 야생과 개화 대나무 또는 인간에게도 적용될 수 있습니다.
과학자들은 더 이상의 실험 작업없이 비유를 너무 많이 확장하는 것에주의를 기울이지 만, 독일의 Max Planck Institute of Animal Behavior의 이사 인 Iain Couzin은 그가 연구 한 다른 시스템과 직접적인 유사점을 주목했다. 메뚜기는 또한 시간이 단단 해지면 독방 상태에서 집계 된 떼로 전환하고 외로움을 남겨 두는 것처럼 보입니다. Tarnita의 작업은“다른 규모의 생물학적 조직에서 이러한 유형의 과정이 어떻게 발생하는지 생각하게 만들었습니다.”라고 Couzin은 말했습니다.
외로움의 행동이 진화 적으로 중요한 것으로 판명 될 수있는 다른 맥락도 있습니다. 예를 들어, 쿠진과 다른 사람들은 일부 형태의 외로움 행동이 그룹에서 지도자의 출현으로 이어질 수 있음을 발견했습니다. "이러한 차이가 미리 결정되어 있습니까?" 쿠진이 말했다. 또는 그들은“동물 주변의 물리적 환경과 생물학적 환경에 의존하는 의사 결정 전략”의 산물입니까?
이 질문에 대한 답변을 찾는 것은 어려울 것입니다. 그러나 그 동안이 연구는 집단적이고 협력적인 행동이 어떻게 진화했는지, 그리고 어떻게 운영되는지를 진정으로 이해하기 위해 연구자들이 참여하지 않는 것처럼 보이는 잘못된 부적합을 연구해야 할 수도 있음을 보여줍니다.
.Tarnita는“우리는 일이 동기화되는 방식을 이해하려고 오랜 시간을 보냈습니다. “아무도 아무도하지 않는 것처럼 보이지 않는 단일 세포, 게으른 개미, 또는 어떤 이유로 마이그레이션을하지 않기로 결정하거나 껍질을 벗기는 메뚜기에 관심이 없었습니다. 우리는 실제로주의를 기울이지 않았습니다.”
어쩌면 지금 우리는.
수정 : 2020 년 5 월 21 일
괄호가있는 단어가 타르니 타의 최종 인용문에 삽입되어 그녀의 의미를 명확히했습니다.
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 theatlantic.com .
