互利共生——一種物種間的相互作用，普遍存在于自然界中。從傳粉者和它們授粉的植物之間的交流再到我們和有益微生物之間的共生互動(dòng)，這種作用讓雙方都受益匪淺。

然而，從自然選擇的角度預(yù)測(cè)，互利共生關(guān)系有可能會(huì)因?yàn)椤膀_子”的出現(xiàn)而分崩離析，也就是說那種從他人的合作中獲益而沒有付出相應(yīng)回報(bào)的一方會(huì)破壞關(guān)系的穩(wěn)定。然而，令人驚訝的是，迄今為止，幾乎沒有證據(jù)表明存在這種欺騙或破壞穩(wěn)定的行為。

但是近日，美國(guó)加州大學(xué)河濱分校(University of California, Riverside)的一組生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種作弊行為存在的有力證據(jù)。這項(xiàng)發(fā)表在《生態(tài)學(xué)快報(bào)》雜志上的研究首次揭示了自然種群中的“騙子”菌株，并展示了自然選擇是如何偏袒它們的。這次，研究人員將重點(diǎn)放在了固氮細(xì)菌(根瘤菌)和它們的豆科寄主之間的相互作用上。

研究人員利用之前發(fā)表的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)不同根瘤菌的景觀豐度進(jìn)行了量化。他們主要研究了慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium）的根瘤菌和這些細(xì)菌棲息的本地一年生植物Acmispon strigosus的自然種群。在這些數(shù)據(jù)集中，他們發(fā)現(xiàn)給與寄主植物的益處越少，根瘤菌就越常見。

“我們的數(shù)據(jù)顯示，自然選擇傾向于“騙子”根瘤菌。這項(xiàng)研究也支持了有關(guān)預(yù)測(cè)，即根瘤菌經(jīng)常會(huì)破壞植物的防御并且進(jìn)化到可以利用宿主。”領(lǐng)導(dǎo)該研究團(tuán)隊(duì)的進(jìn)化、生態(tài)和有機(jī)體生物學(xué)教授Joel Sachs說。

Sachs解釋說，有益細(xì)菌越來越被認(rèn)為是人類健康以及農(nóng)作物和牲畜生產(chǎn)力的關(guān)鍵。然而，人們對(duì)這些細(xì)菌在自然系統(tǒng)中的作用以及調(diào)節(jié)它們的力量有多大的差異知之甚少。

他說:“特別是在農(nóng)作物中，農(nóng)學(xué)家?guī)资陙硪恢痹噲D設(shè)計(jì)基于有益細(xì)菌的生物肥料，但都失敗了。”“在將細(xì)菌應(yīng)用于其他宿主系統(tǒng)方面也面臨著類似的挑戰(zhàn)——例如，益生菌很少影響到宿主微生物。我們的數(shù)據(jù)集顯示了這些方法的一個(gè)潛在缺陷：細(xì)菌，為了它們自身的進(jìn)化利益，可能會(huì)破壞這些相互作用?！?/p>

在他們的論文中，研究人員展示了細(xì)菌共生的好處是如何隨著時(shí)間和空間的變化而變化的，以及這些系統(tǒng)的進(jìn)化速度有多快。

Sachs說:“我們常常認(rèn)為細(xì)菌的作用是固定的，但事實(shí)并非如此?！熬拖衩總€(gè)人在幾乎所有我們能測(cè)量到的特征上都有很大差異一樣，細(xì)菌種群的變化也更大。了解這種變異及其驅(qū)動(dòng)因素將是有效利用這些細(xì)菌達(dá)到我們自己目的的關(guān)鍵?！?/p>

他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在積極研究如何更好地利用有益細(xì)菌來促進(jìn)植物生長(zhǎng)。初步數(shù)據(jù)表明，在細(xì)菌變異中謹(jǐn)慎選擇以避免使用有害菌株是至關(guān)重要的。

“僅僅將有益細(xì)菌應(yīng)用于作物往往是不夠的，因?yàn)轭A(yù)計(jì)這些種群中可能潛伏著剝削性菌株?！盨achs說。