许多生命系统具有基本的合作能力。植物和动物由数十亿个细胞组成，这些细胞彼此交流，执行特定任务并分享其资源。许多单细胞微生物以类似的多种方式合作：它们形成群落并在彼此之间交换有用的基因和资源。

微生物Myxococcus xanthus特别合作。它被发现于世界各地的土壤中，被科学家用作研究微生物发育和合作的模式生物。这种捕食性细菌的细胞形成合作群体，它们聚集在一起并捕杀土壤中的其他微生物。为了作为一个整体移动，它们分泌润滑物质并抛出附着在周围表面和其他细胞上的附属物，当它们收回这些附属物时将它们向前移动。当食物变得稀缺时，成千上万的这些细菌聚集成子实体并形成静止的孢子，使它们能够抵抗饥饿和干旱。

密切相关，但又非常不同

研究人员以前有理论上的理由认为自然界中的微生物合作群体通常可能是社会同质的，因为这可以防止细胞之间的冲突破坏合作。已经证明来自不同群体的遗传上不同的个体经常避免，阻碍甚至相互对抗。苏黎世联邦理工学院综合生物学研究所Gregory Velicer教授研究小组讲师SébastienWielgoss说：“我们对自然界中这些社会细菌的合作群体中遗传组成的了解非常有限。”

与他们的同事一起，Wielgoss和Velicer更仔细地研究了土壤中相同的M. xanthus子实体组成员之间的遗传关系。他们使用世界上最大的M. xanthus菌株之一，由Velicer在他的实验室冰柜中保存。

在最近发表在“科学”杂志上的一项研究中，研究人员利用遗传分析表明，虽然土壤细菌M. xanthus的合作群体确实由密切相关的细胞组成，但在个体子实体群体中发现的遗传类型和社会行为的种类数量出乎意料地高了。研究人员推断，这些多样化细胞系的集合可以保持数百代的完整。

选择社会基因

在他们的研究中，研究人员调查了最近从一个共同祖先下降的细胞群。突变在这些群体中形成了各种与社会不同但密切相关的细胞系，其不同的特征是它们的群集速度或它们在子实体内产生的孢子数量不同。

某些形式的多样性对集团生产力构成威胁。例如，个体细菌可能表现出“作弊”行为：它们在利用其他成员和降低群体功能的同时对该群体贡献很小。“然而，与这些相同群体的行为研究并没有发现这种社会破坏性的作弊，”Wielgoss说。相反，虽然大多数群体在遗传和社会方面具有高度多样性，但观察到的多样性似乎并未破坏群体一级的合作职能。

研究人员将这种高度多样化的行为模式归因于进化选择，这种选择侧重于控制细菌社会习惯的少数“社会”基因。自然选择所偏好的这些“选择热点”中的突变导致各种行为变化，产生具有不同水平的孢子产生和蜂群速度的多样化细胞社会。研究人员推测，同一组中不同的系可能在合作狩猎能力方面也有所不同，尽管在本研究中未对此进行测试。

Wielgoss解释说，自然选择可能有利于多种细胞系的某些组合而不是其他组合甚至是同质组：“具有大量行为特征的细胞群可能更有效地响应环境变化。它们通常比同质细胞群更具进化成功一切都表现得一样。“文化多样性”似乎在细菌社会群体中相当频繁。“

了解细胞合作

微生物是无所不在的。它们在我们的日常生活中发挥着重要作用：作为肠道菌群的帮助者，病原体或食品生产中的代理人。许多人也在自然界中组合成细胞群。研究人员认为，对合作土壤细菌的遗传和行为特性的这些新见解可能有助于我们了解其他类型细菌的合作，包括感染免疫受损患者并导致严重长期感染的重要病原体铜绿假单胞菌。 。