流动环境中的剪切促进微生物种群社会行为的进化

公共物品生产者如何在微生物群落中持续存在是进化生物学中的一个主要问题。合作在进化上是不稳定的，因为作弊菌株可以更快地繁殖并接管。空间结构已被证明是合作进化的稳健机制。在这里，我们研究了空间分类如何从原生动态中涌现，并表明流体流动剪切促进了合作行为。社会结构自然地作为自复制图灵模式从我们的平流-扩散-反应模型中产生。我们通过计算研究了流体平流对这些模式的影响，将其作为启用或增强社会行为的一种机制。我们的核心发现是，流动剪切通过增加群体碎片化速率从而限制作弊菌株的传播，来启用和促进微生物的社会行为。流动域中剪切较高的区域具有高合作性和大种群密度，而低剪切区域由于机会性突变而缺乏生命。