रोगाणुओं की दुनिया में, सहयोग पनपता है

बाहरी स्थितियों के आधार पर, मायक्सोकोकस ज़ैंथस माइक्रोब एक प्रतिस्पर्धी (पीला) रूप और एक सहकारी (हरा) दोनों ले सकता है

एककोशिकीय संरचना के बावजूद, रोगाणु आश्चर्यजनक रूप से एक दूसरे के साथ सहयोग करने में सक्षम हैं। वे पॉलिमर का स्राव कर सकते हैं जो उन्हें एंटीबायोटिक दवाओं और अन्य जहर से खुद को बचाने के लिए एक साथ रहने और बायोफिल्म बनाने की अनुमति देता है। वे बड़ी मात्रा में स्नेहक का उत्पादन कर सकते हैं, जिससे कालोनियों को नरम सतहों पर बढ़ने की अनुमति मिलती है, और यहां तक ​​कि अणुओं का उत्पादन होता है जो लोहे की कमी की स्थितियों में रहने के लिए लोहे का शिकार करते हैं, उदाहरण के लिए, मनुष्यों में।

व्यवहार की यह विविधता विकास के सवाल को उठाती है: प्राकृतिक चयन द्वारा संचालित ऐसे स्वार्थी वातावरण में सहयोग कैसे पनप सकता है? हार्वर्ड विश्वविद्यालय में माइक्रोबियल विकासवादी जीवविज्ञानी पार कर चुके भौतिक विज्ञानी माइकल देसाई कहते हैं, "क्लासिक समस्या यह है कि किसी भी तरह का सहयोग व्यक्तियों के लिए महंगा होगा।" "रहस्य यह है कि विकास के परिणामस्वरूप यह स्थिति कैसे आ सकती है?"

सहयोग - परिभाषा के अनुसार, व्यवहार जो किसी और को लाभ पहुंचाता है - उदाहरण के लिए, भोजन या सुरक्षा का प्रावधान हो सकता है, और यह आमतौर पर देने वाले के लिए महंगा होता है। विशेष रूप से ऐसे तेजी से उत्परिवर्तित जीवों में रोगाणुओं के रूप में, जो नियमित रूप से धोखे के नए तरीकों को प्रकट करते हैं, सहकारी समितियों को प्रस्तुत करने में सक्षम हैं।


खमीर, दोनों को धोखा देने और सहयोग करने में सक्षम, ने वैज्ञानिकों को रोगाणुओं में सहयोग के विकास का अध्ययन करने की अनुमति दी

प्राकृतिक चयन के सबसे सरल मॉडल के अनुसार, सहकर्मियों और धोखेबाजों की एक पूरी तरह से मिश्रित आबादी में, आमतौर पर जीत होती है। लेकिन रोगाणुओं और अन्य जीवों के साथ सैद्धांतिक गणना और प्रयोगों से पता चला कि सहयोग कुछ शर्तों के तहत विकसित हो सकता है। एक साथ काम करने वाले जुड़े हुए व्यक्तियों के समूह धोखेबाजों को पछाड़ सकते हैं, जो बताते हैं कि जीवों के असंख्य - रोगाणुओं, कीड़े, और यहां तक ​​कि मनुष्य - सहयोग से बच सकते हैं।

दो प्रकाशित अध्ययनों ने एक नई ताकत की खोज की है जो सहकारी समितियों को पनपने में मदद कर सकती है: जनसंख्या सीमाओं का विस्तार करना। दोनों अध्ययनों ने खमीर के साथ काम किया है, लेकिन वैज्ञानिकों का तर्क है कि खोज मनुष्यों सहित जीवित चीजों की अन्य प्रजातियों में भी स्थानांतरित हो सकती है। "यह नहीं पता है कि यह तंत्र कितना व्यापक है, लेकिन ऐसा लगता है कि यह काफी व्यापक है," देसाई कहते हैं।

जिन परिस्थितियों में माइक्रोबियल सहयोग उभर रहा है, उनकी बेहतर समझ से स्वास्थ्य अनुसंधान में मदद मिल सकती है। मनुष्यों को संक्रमित करने वाले कई रोगाणुओं को सहकारी रूप से बायोफिल्म के रूप में जाना जाता है, और बायोफिल्म्स के गठन को रोकने के लिए नई रणनीतियां एंटीबायोटिक दवाओं के विकल्प बन सकती हैं, जिनका उपयोग रोगाणुओं में प्रतिरोध विकसित करने के लिए किया जा सकता है। सह-अभिनय कोशिकाओं के सेट से उत्पन्न होने वाले बहुकोशिकीय जीवों के विकास पर खोजों के साथ-साथ कैंसर भी हो सकता है, जिसे हमारे शरीर के स्वस्थ और सहयोगी कोशिकाओं पर हमला करने वाली कोशिकाओं को धोखा देने के सेट के रूप में देखा जा सकता है।

नया इलाका

सहयोग के विकास पर सैद्धांतिक काम के अधिकांश स्थिर आबादी पर केंद्रित है, या तो एक ही स्थान पर रहते हैं या एक निरंतर मात्रा बनाए रखते हैं।


भोजन की कमी के साथ, हजारों व्यक्तिगत मायक्सोकोकस ज़ैंथस सहयोग करते हैं और एक बीजाणु-निर्माण का निर्माण करते हैं।

वैज्ञानिकों ने लंबे समय से जाना है कि एक स्थिर आबादी के स्थानिक सम्मेलनों रोगाणुओं को परोपकारिता के लिए प्रेरित कर सकते हैं। हालांकि धोखेबाज रोगाणुओं के अत्यधिक विषम समूहों में जीतते हैं, लेकिन सहयोग करने वाले रोगाणुओं की गांठ आकार में ढलानों से आगे निकल सकती है। सहयोग के विकास के दो लोकप्रिय और कुछ हद तक अतिव्यापी सिद्धांतों में रिश्तेदारों की पसंद शामिल है, जिसके अनुसार परिवार के सदस्यों के प्रति उदारता किसी एक जीन को जीवित रहने में मदद करती है, और एक समूह की पसंद जिसके अनुसार सहयोग करने वाले रोगाणुओं का एक समूह व्यक्तिगत रोगाणुओं से अधिक बार सफल होता है। देसाई कहते हैं, "सहयोग का लाभ आबादी में सभी को नहीं मिला है, लेकिन केवल वे ही हैं जो या तो पास या आनुवंशिक रूप से समान हैं।"

लेकिन अधिकांश प्रजातियां स्थिर स्थितियों में नहीं रहती हैं; वे लगातार मात्रा में परिवर्तन से गुजरते हैं और अपने निवास स्थान को बदलते हैं। उदाहरण के लिए, परिवर्तन, ग्लोबल वार्मिंग और भूवैज्ञानिक चक्रों को ट्रिगर कर सकते हैं, जैसे कि हिमयुग।

अध्ययनों के एक नए सेट से पता चलता है कि जनसंख्या विस्तार विकासवादी गतिशीलता को गंभीरता से प्रभावित कर सकता है। बढ़ती आबादी में, जीन के बहाव द्वारा विकास के सिद्धांत में अधिक सटीक रूप से संदर्भित संयोग के प्रभाव, प्राकृतिक चयन की तुलना में अधिक प्रभावशाली हो सकते हैं। नतीजतन, सहयोग करने वाले रोगाणुओं के संपन्न समूहों की संख्या कम हो सकती है।


जब रोगाणुओं के दो उपभेदों (हरे और लाल) एक नए क्षेत्र में फैलते हैं, तो सीमा पर तनाव सबसे अधिक बढ़ेगा। परिणाम तस्वीर में "टर्नटेबल" पैटर्न है

2007 के एक प्रयोग में, विस्तार के प्रभाव को नेत्रहीन रूप से प्रदर्शित किया गया था। बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में बायोफिजिसिस्ट ओस्कर हॉलैत्सेक ने दो रंगों में फ्लोरोसेंट रंजक के साथ रोगाणुओं के दो अच्छी तरह से मिश्रित उपभेदों की एक बूंद के साथ शुरू किया। चूंकि दोनों उपभेद एक ही दर से बढ़ते हैं, स्थिर जनसंख्या मॉडल भविष्यवाणी करता है कि उनकी एकाग्रता समय के साथ नहीं बदलेगी; प्रारंभिक 50:50 अनुपात रहेगा। लेकिन परिणाम पूरी तरह से अलग थे। सूक्ष्मजीव, पेट्री डिश को साझा करना और फैलाना शुरू कर दिया, जल्दी से एक दूसरे से अलग हो गए और कुछ रंगों के विभिन्न वर्गों के साथ एक "स्पिनर" पैटर्न का आयोजन किया। "यह एक बहुत शक्तिशाली प्रभाव है जिससे बचना बहुत मुश्किल है," हैलाक कहते हैं।

खोज एक घटना का आश्चर्यजनक चित्रण था जैसे कि आनुवंशिक सर्फिंग, सैद्धांतिक रूप से कई साल पहले की भविष्यवाणी की गई थी। (मॉडलिंग और परीक्षण विकासवादी सिद्धांतों की क्षमता से शोधकर्ताओं के बीच कई भौतिक विज्ञानी हैं, जो अन्य चीजों के बीच आकर्षित होते हैं)। बड़ी स्थिर आबादी में, नए तटस्थ उत्परिवर्तन (विकास के लिए उपयुक्तता को प्रभावित नहीं करने) को ठीक करने की संभावना बेहद कम है। लेकिन सर्फिंग मॉडल के अनुसार, बढ़ती आबादी की सीमा पर होने वाले उत्परिवर्तन के प्रसार की संभावना बहुत अधिक है - वे विस्तार की एक लहर की सवारी करते हैं - और मजबूत हो जाते हैं, क्योंकि उस स्थान पर कोशिकाओं की एक छोटी संख्या पुन: उत्पन्न होती है। 2007 के एक पेपर में, हलचेक और सहकर्मियों ने बताया कि कैसे आनुवंशिक बहाव आनुवंशिक सर्फिंग और स्पिनर पैटर्न की उपस्थिति दोनों को ईंधन दे सकता है। हरे रंग के जीवाणु विभाजित होते हैं और अधिक हरे रंग की कॉलोनियां बनाते हैं, यही वजह है कि एक हरे रंग की कील उगती है। "एक विस्तारित कॉलोनी के मामले में, यह सभी के बारे में है," हैलाक कहते हैं। "भले ही आप एक पूर्ण उत्परिवर्ती हैं, आपको रोमांचित करने के लिए उस सीमा पर रहने की आवश्यकता है, या आपके पास कोई मौका नहीं होगा।"

हलाचिक के प्रयोगों ने पहला प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किया कि "सर्फिंग नाटकीय रूप से एक बड़ी प्राकृतिक आबादी में तटस्थ जीन की विविधता को बदल सकती है," स्विट्जरलैंड में बर्न विश्वविद्यालय में जनसंख्या आनुवंशिकी में एक गैर-खोज विशेषज्ञ लॉरेन एस्स्कोफियर कहते हैं।

खोज न केवल स्थिर और फैलती हुई आबादी के बीच एक ज्वलंत विपरीतता दिखाती है, बल्कि उपयुक्त परिस्थितियों में घटित होने वाले अवसरों के विकास में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के विकासवादी जीवविज्ञानी केविन फोस्टर कहते हैं, "यह सब यादृच्छिकता के महत्व को बढ़ाने के बारे में है।" "इसका मतलब है कि कुछ गुण, यहां तक ​​कि विकास के लिए बेहतर नहीं हैं, केवल दुर्घटना से बहुत आम हो सकते हैं।"

डेलेक कहते हैं, "हैल्क के काम ने वास्तव में यह समझने में बहुत शोध को प्रेरित किया कि प्राकृतिक चयन और जनसंख्या विस्तार कैसे काम करते हैं और वे आनुवांशिक निशान कैसे छोड़ते हैं।" - हमारा काम इस विषय को जारी रखता है। हमने बढ़ती आबादी के आनुवांशिकी के बारे में सोचा और महसूस किया कि इससे सहयोग बढ़ता है। ”

छोटी टीमवर्क

फोस्टर और सहकर्मियों ने सुझाव दिया कि विस्तार 2010 में रोगाणुओं के विस्तृत कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग के माध्यम से सहयोग के लिए जोर दे सकता है। मॉडल ने हलाचेक की खोजों की पुष्टि की और उन्हें एक कदम आगे बढ़ाया, यह सुझाव देते हुए कि आबादी की सीमाओं का विस्तार जीवों के सहयोग के लिए अनुकूलतम स्थिति बनाता है।


सहयोगी रोगाणुओं (लाल) और धोखा देने वाले रोगाणुओं (हरा) की मिश्रित आबादी में, सहकारी अंततः जीत जाते हैं

हाल ही में, वैज्ञानिकों के दो समूहों ने वास्तविक रोगाणुओं पर इस प्रभाव का प्रदर्शन किया है, जिसमें विशेष परिस्थितियों को उजागर किया गया है, जिससे परोपकारिता विकसित हो सके। खमीर में सहयोग का अध्ययन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो प्रजातियों का इस्तेमाल किया - सहकारी जो एक एंजाइम को स्रावित करते हैं जो सुक्रोज को अपने पसंदीदा भोजन में रोगाणुओं, ग्लूकोज और धोखेबाजों को तोड़ते हैं जो यह नहीं जानते थे कि यह कैसे करना है। सहकारी समितियों द्वारा उत्पादित लगभग सभी खाद्य पदार्थों को पर्यावरण में जारी किया गया था, जहां दोनों सहकारी और धोखेबाज खुद को पुनर्जीवित कर सकते थे।

करंट बायोलॉजी में प्रकाशित एक देसाई प्रयोग में , पेट्री डिश पर दोनों प्रकार के खमीर युक्त तरल की एक बूंद रखी गई थी। रोगाणुओं के रूप में विभाजित और निर्वासित अंतरिक्ष में विस्तार, आबादी की सीमा को धोखेबाजों या सहयोगियों द्वारा बेतरतीब ढंग से कब्जा कर लिया गया था। इसने "संस्थापक प्रभाव" को जन्म दिया, सीमा पर रहने वाले रोगाणुओं के समूहों के साथ जो निकटता से संबंधित हैं। देसाई कहते हैं, "जो पहले दूसरों से पहले पलायन करता था, उसकी संतान अधिक थी।"

एक नियम के रूप में, सहयोगी खमीर की आबादी व्यक्तिवादी धोखेबाजों की आबादी की तुलना में तेजी से बढ़ी, क्योंकि सहकारिता आमतौर पर नए क्षेत्र में तेजी से बढ़ी। देसाई कहते हैं, "वे आबादी की सीमा पर जीतते हैं, और परिणामस्वरूप, पूरी सीमा पर सहकारी समितियों का कब्जा है।" "जनसंख्या का स्थानिक विस्तार नाटकीय रूप से सहयोग के सफल विकास की संभावनाओं में सुधार कर सकता है।"

देसाई रोगाणु दो आयामों में विकसित हो सकते हैं, लेकिन विस्तार के कुछ मामले एक आयामी हैं - उदाहरण के लिए, पक्षी द्वीपों की एक श्रृंखला के साथ आगे बढ़ रहे हैं। एमआईटी भौतिक विज्ञानी जेफ गोर और उनके सहयोगियों ने पतले, तरल से भरे ट्यूबों में कीटाणुओं को सहने और धोखा देने के मिश्रण को बढ़ाकर एक-आयामी मामले का विश्लेषण किया। वे मैन्युअल रूप से रोगाणुओं को स्थानांतरित कर देते हैं, कुछ तरल पदार्थ को एक नई ट्यूब में स्थानांतरित करते हैं। देसाई रोगाणुओं के विपरीत जो सहयोग के बिना जीवित रह सकते हैं, गौरा के धोखेबाजों को भोजन और जीवित रहने के लिए सह-ऑपरेटरों की आवश्यकता थी, और उन्होंने सह-ऑपरेटरों की बढ़ती आबादी में प्रवेश किया।


जेफ गौर

शोधकर्ताओं ने पीछे धोखेबाजों की प्रजनन दर के साथ सीमा पर सहकारी समितियों के विस्तार की दर की तुलना की। सहकर्मियों को सफल होने के लिए, उन पर हमला करने वाले धोखेबाजों की तुलना में तेजी से विस्तार करने की आवश्यकता थी। प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित एक पेपर से पता चलता है कि कठोर परिस्थितियों में, एक मिश्रित आबादी में, सहकारी फैलता है और धोखेबाज मर जाते हैं। हालाँकि, यदि सहकारी और धोखेबाज दोनों एक खाली जगह में विकसित होते हैं, तो सहकर्मी केवल हल्के में धोखेबाजों को पार करते हैं, लेकिन कठोर परिस्थितियों को नहीं। (प्रवासन दर की गणना समय के साथ बढ़ने वाली प्रत्येक ट्यूब की जनसंख्या घनत्व को मापकर की जाती है)। "यह आश्चर्यजनक है कि कैसे स्थानिक विस्तार सहयोग पसंद करता है - वे चालबाजों की तुलना में तेजी से नए क्षेत्रों को ले सकते हैं," गौर कहते हैं।

सहकारी समितियों को अपने मजदूरों के फलों तक तरजीह मिलती है, क्योंकि उनके द्वारा स्रावित कुछ एंजाइम अपने स्वयं के सेल की दीवारों में फंस जाते हैं। यह कम सेल घनत्व पर महत्वपूर्ण है, क्योंकि "इन स्थितियों में, कोशिकाओं में चीनी की कमी होती है," गौर कहते हैं। "तो इससे पहले कि यह घुल जाए, सहकारी संस्थाएं कुल चीनी का थोड़ा सा हिस्सा खरीद सकती हैं।"

फोस्टर कहते हैं कि स्थानिक विस्तार शायद माइक्रोबियल सहयोग के लिए एक शर्त है। "यह बहुत सरल है, सबसे अधिक संभावना सार्वभौमिक है, और रोगाणुओं से संबंधित सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक की व्याख्या करता है," वे कहते हैं।

रोगाणु के अलावा

बेशक, रोगाणु केवल ऐसे जीव नहीं हैं जो आबादी का विस्तार कर रहे हैं या सहयोग दिखा रहे हैं। सिद्धांत रूप में, खमीर के लिए भूमिका निभाने वाले समान कारकों को उच्च जीवों पर लागू किया जा सकता है, हालांकि वैज्ञानिक सावधानीपूर्वक ध्यान देते हैं कि इसके लिए अभी तक कोई सबूत नहीं है।

देसाई कहते हैं, "यह समझा जाना बाकी है कि यह प्रभाव प्रकृति में कितना व्यापक है।" कई प्रजातियां अपने क्षेत्रों का विस्तार करती हैं, या तो मौसम के अनुसार या लंबे समय में। क्या हजारों साल पहले अफ्रीका से लोगों का पलायन सहयोग के पक्ष में वरीयताओं को जन्म देता है?

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लोगों का विस्तार

एक बढ़ती हुई जनसंख्या एक विशेषता आनुवंशिक गुण को वहन करती है, और ऐसा लक्षण मनुष्यों में पाया गया है। लेकिन समस्या यह है कि यह विशेषता प्राकृतिक चयन के परिणामस्वरूप बनी हुई है। बर्न विश्वविद्यालय के एक आनुवंशिकीविद् लॉरेन एक्सोफ़ायर कहते हैं, "लोग बिना किसी स्पष्ट कारण के, शायद केवल इसलिए कि यह संभव था, लेकिन प्रजनन से कुछ प्रकार के दबाव के कारण, पलायन कर सकते थे।" इन खोजों से पता चलता है कि यह केवल उत्परिवर्तन आवृत्ति में वृद्धि के कारण है कि यह निष्कर्ष नहीं निकाला जा सकता है कि यह प्राकृतिक चयन के प्रभाव में होता है। ऑस्कर हेलचेक कहते हैं, "प्रयोगों के एक सेट में, वे मौका और वास्तविक चयन के इन विशुद्ध रूप से तटस्थ प्रभावों को अलग करने के लिए तरीके विकसित करने की कोशिश कर रहे हैं।"

एक्सोपियर और सहयोगियों ने 19 वीं और 20 वीं शताब्दी में फ्रांसीसी भाषी कनाडाई के प्रवास पैटर्न का विश्लेषण करके मानव निवास के क्षेत्र में वृद्धि के प्रभावों का अध्ययन करने की कोशिश की। विस्तृत वंशावली रिकॉर्ड के लिए धन्यवाद, शोधकर्ता यह निर्धारित कर सकते हैं कि किसने और कब अपना निवास स्थान बदल दिया। साइंस जर्नल में 2011 में प्रकाशित परिणामों के अनुसार, निवास के क्षेत्र की सीमा पर महिलाओं में दूसरों की तुलना में 15% अधिक बच्चे थे। एक्सोफ़ायर कहते हैं, "प्रसार की लहर के लोग आबादी में बीच के लोगों की तुलना में अधिक जीन छोड़ते हैं।" "इसलिए, लोगों और बैक्टीरिया कुछ हद तक समान हैं - अपनी निवास की सीमा पर व्यक्तियों को भविष्य की पीढ़ियों के जीन पूल को प्रभावित करने की अधिक संभावना है।"

रिकॉर्ड्स से पता चला है कि सीमा की महिलाओं ने एक साल पहले शादी की थी, जिससे उन्हें अधिक बच्चे पैदा करने की अनुमति मिली। और यद्यपि इसके सटीक कारण स्पष्ट नहीं हैं, एक्सोफ़ायर का मानना ​​है कि सीमा पर कम प्रतिस्पर्धा के कारण शुरुआती विवाह होते हैं। "वे किसान थे, उनके पास उन लोगों की तुलना में अधिक संसाधन थे जो आबादी के केंद्र में बने हुए थे, जहां सभी अच्छे स्थान पहले ही ले लिए गए थे," वे कहते हैं, इसलिए पुरुषों के लिए पत्नियां प्रदान करना आसान था।

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"मैं उन सबूतों को नहीं जानता कि प्रभाव क्षेत्र का विस्तार मानव आबादी की सहकारी कार्य शैली को प्रभावित करता है, लेकिन इन दोनों अध्ययनों से संकेत मिलता है कि, सिद्धांत रूप में, यह सहकारी व्यवहार के लाभ के लिए काम कर सकता है," गौर कहते हैं।

फोस्टर अधिक संशयवादी है कि सहयोग कितना विस्तार को प्रभावित करता है। "यह एक बड़े पैमाने पर हो सकता है, लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि जनसंख्या विस्तार किसी भी तरह गैर-माइक्रोबियल जीवों में सहयोग को बढ़ावा दे रहा है," वे कहते हैं। सामाजिक कीट, जीवों का एक अन्य समूह जो सहकारी व्यवहार के उदाहरणों की एक पूरी श्रृंखला प्रदर्शित करता है, "चीजों को पूरी तरह से अलग करते हैं," वे कहते हैं। "कॉलोनी के विकास के साथ, वे स्थानिक विस्तार या आनुवंशिक अलगाव नहीं दिखाते हैं।"

आर्क रिसर्च सेंटर के कम्प्यूटेशनल बायोलॉजिस्ट जोआओ जेवियर कहते हैं, अन्य कारणों से माइक्रोबियल सहयोग को समझना महत्वपूर्ण हो सकता है। न्यूयॉर्क में स्लोएन केटरिंग। उदाहरण के लिए, स्थानिक विस्तार की गतिशीलता बता सकती है कि घने ट्यूमर मेटास्टेस के माध्यम से फैलने की क्षमता कैसे प्राप्त करते हैं।

एक मायने में, कैंसर कोशिकाएं एक सहकारी संस्था में चीटर्स की तरह काम करती हैं। लेकिन सबसे सफल कैंसर भी एक साथ काम करते हैं। कोशिकाएं जो ट्यूमर में रक्त वाहिकाओं को खींचती हैं, "अपने और अपने पड़ोसियों को लाभान्वित करती हैं", जेवियर ने कहा, अपने कैरियर की शुरुआत में एक रासायनिक इंजीनियर ने अध्ययन किया कि पानी को शुद्ध करने के लिए बैक्टीरियल कालोनियों का उपयोग कैसे किया जा सकता है। "यह एक सहकारी संपत्ति है।" जेवियर, फोस्टर और उनके सहयोगियों ने पहले से ही सिमुलेशन में दिखाया है कि रोगाणुओं में मौजूद गतिशीलता को कैंसर कोशिकाओं पर भी लागू किया जा सकता है।

फोस्टर का कहना है कि उनकी टीम अधिक जटिल माइक्रोबियल कॉलोनियों का अध्ययन करना शुरू कर रही है। अधिकांश प्रयोगशाला अध्ययन एक या दो उपभेदों तक सीमित होते हैं, लेकिन हमारी त्वचा पर, या आंत में उदाहरण के लिए, सैकड़ों, या यहां तक ​​कि हजारों प्रजातियां रह सकती हैं, खेल सकती हैं, जैसा कि वैज्ञानिकों ने सीखा है, मानव स्वास्थ्य में एक केंद्रीय भूमिका। फोस्टर कहते हैं, "सूक्ष्मजीवों का सामना न केवल उनके साथी धोखेबाजों से होता है, बल्कि अन्य जीवाणुओं और विषाणुओं के पूरे मेजबान के साथ होता है।" "अगर हम आंत में या संक्रमण के स्थान पर माइक्रोबियल समुदाय में हेरफेर या परिवर्तन करना चाहते हैं, तो हमें यह समझने की आवश्यकता है कि वे कैसे समझने के लिए बातचीत करते हैं कि वे कैसे प्रतिक्रिया देंगे।"

स्थानिक विस्तार पर वैज्ञानिक पत्रों के बढ़ते सेट से और अधिक उदास सवाल उठते हैं: जब कहीं विकसित होना होता है तो क्या होता है? इसका जवाब परिस्थितियों पर निर्भर करता है। यदि संसाधन बाहर निकलते हैं, तो पूरी आबादी मर जाती है। यदि पर्याप्त संसाधन हैं, लेकिन कहीं भी विस्तार नहीं है, तो धोखाधड़ी वाले स्ट्रेन जीतने लगते हैं।देसाई कहते हैं, "जब आबादी का विस्तार खत्म हो जाता है, तो सहकारी फेनोटाइप्स मर सकते हैं क्योंकि उनका तंत्र पूरी तरह से विस्तार पर निर्भर है।"

दूसरी ओर, आबादी शायद ही कभी पूरी तरह से स्थिर हो। "प्राकृतिक आबादी में, विस्तार के लगातार मामलों के कारण सहयोग का समर्थन किया जाता है," बोस्टन विश्वविद्यालय में भौतिक विज्ञानी, किरिल कोरोलेव , जो गूर के एक सहयोगी हैं। "शायद बड़े झटके समय-समय पर आते हैं, जैसे कि जंगल की आग, जिसके बाद आबादी धीरे-धीरे ठीक हो जाती है।"