Psicologia microbiana 101: como ser uma célula agradável

Mais de uma centena de anos atrás, Peter Kropotkin, um herói intelectual meu, escreveu: "… devemos estar preparados para aprender algum dia, dos alunos da vida de lagoa microscópica, fatos de apoio mútuo inconsciente, mesmo da vida de microorganismos ". Ele estava certo. A palavra está nas ruas do mundo dos micróbios e a mensagem é clara: "Vocês multi-células estão sempre envolvendo" amabilidade "e altruísmo: bem, nós temos aqueles aqui, em abundância. E nós também não precisamos esquivar esses cérebros pesados ​​e seus sistemas nervosos nervosos ".

Para ver por que nossos amigos unicelulares estão fazendo essas afirmações, vamos começar com uma definição. No meu pescoço da floresta – que é a ecologia comportamental, ou o estudo da evolução do comportamento social – nossa definição operacional de altruísmo é um ato que beneficia os outros por um custo para si próprio. Então, em princípio, damos aos microbios uma chance de ser altruísta, já que a definição não diz nada sobre cérebros, hormônios ou mesmo habilidades cognitivas. Os custos e benefícios delineiam o espaço de parâmetros evolutivo que define o altruísmo. Agora, com certeza, os ecologistas comportamentais se concentraram principalmente em criaturas distorcidas e quentes, incluindo seres humanos, ao estudar altruísmo, e, portanto, sempre houve uma sugestão implícita de que, embora a cognição não seja um pré-requisito para o altruísmo evolutivo, apenas os casos cognitivamente sofisticados são verdadeiramente interessante. Mas isso está começando a mudar, como previu Kropotkin.

Pegue o caso da formação de biofilmes. Muitas espécies de bactérias vivem na superfície das colunas de água (ou, mais geralmente, na interface líquido-ar). Eles flutuam lá como tapetes. Mas as esteiras precisam ser construídas, e isso requer que as células secretem uma polimerase tipo cola que crie uma matriz mantendo as esteiras à tona. Mas custa energia para produzir a cola que mantém as esteiras juntas, e qualquer célula que não desperdiça sua energia nisso, mas está no meio de uma esteira cheia de produtores de cola, está sentada bonita. Ele colhe os benefícios de flutuar na superfície, sem pagar o custo. Trata-se de vizinhos produtores de cola. Então, aqui temos um sistema de altruístas que produzem polimerase para manter as esteiras juntas, mas, como sempre, são suscetíveis a trapaceiros. Tal é a vida de um altruísta, mesmo um microbiano.

O meu colega Mike Perlin, Ronald Atlas e eu (juntamente com um exército de estudantes) examinamos outro estoque de sistema microbiano cheio de altruistas putativos. Desta vez, a espécie é E. coli e o altruísmo envolve uma célula que secreta uma substância chamada beta lactamase, que quebra antibióticos e protege não apenas a célula que secreta essa substância, mas todas as células na vizinhança geral. Nós realizamos experiências que mostram que a produção de beta-lactamase é dispendiosa e as células que não pagam esses custos – células que podemos chamar de trapaceiros – crescem mais rapidamente do que as células que fazem (quando não há antibióticos ao redor). E, no entanto, esses altruístas secretores coexistem lado a lado com suas células de engano. Certamente, essas células são geneticamente similares, e isso desempenha um papel importante em manter o altruísmo vivo e chutando neste sistema. Mas, ainda é altruísmo em criaturas unicelulares.

Mesmo se você comprar o custo-benefício estrito, a planilha, a definição de altruísmo adotada pelos biólogos evolutivos, e mesmo se você concorda que o trabalho de micróbios é divertido, talvez até mesmo inerentemente fascinante, você ainda pode estar pensando – tudo bem e Bom, mas o que nos diz sobre cooperação em nossa própria espécie? Do jeito que eu vejo isso, o comportamento social humano – incluindo, e talvez especialmente, nosso comportamento altruísta – é massivamente complicado. Tão complicado que vai levar um longo tempo para compreendê-lo definitivamente. Os biólogos evolucionários estão trabalhando nisso, combinando modelos genéticos e culturais de mudança para sintetizar uma grande teoria para o comportamento humano. Mas isso é difícil. À medida que trabalhamos nisso, podemos explorar sistemas que são, de certo modo, mais simples e despojados em comparação com os nossos. O que acontece quando o meio cultural que desempenha um papel tão grande em nosso próprio comportamento está ausente? E se nós forçarmos um passo adiante e apenas vá em frente e remova o sistema nervoso da imagem? Você ainda pode obter organismos que fazem coisas que beneficiam aqueles que os rodeiam, mesmo que isso os cobra? Os micróbios dizem sim.

Claro, pode ser o caso de que, quando tudo é dito e feito, e finalmente temos uma compreensão sólida sobre o altruísmo humano, vamos olhar para trás e perceber que o trabalho sobre a evolução microbiana não era especialmente relevante na compreensão do altruísmo em nossa espécie. Mas não há nenhuma razão a priori para pensar isso, e muitos motivos para pensar de outra forma. E assim, enquanto essas células bombearem essa beta-lactamase e construam essas camadas para manter a flama, devemos prestar muita atenção.