真核细胞演化过程中的一项重大转变是吞噬作用，即一个细胞吞入另一个细胞的能力。在某些情况下，被吞入的细胞能够存活下来，形成通常对双方都有利的内共生关系。然而，祖先之间的相互作用是否也具有合作性质，目前尚不清楚。发展出捕食竞争者的能力显然具有诸多益处，但吞食合作者是否也可能有利？我们采用动力系统框架，探究吞噬作用在何种生态条件下能够从微生物合作系统中演化而来。以由两个合作物种组成的系统为起点，我们通过入侵分析，确定吞噬型突变体能够入侵的参数范围及其后续种群动态。我们发现一个临界阈值，该阈值决定入侵的捕食者是与合作群落共存，还是取代其中的成员。让不同捕食者反复入侵后，我们发现系统在三个物种共存时达到饱和，但这一群落并不存在唯一的最优组成。不过，若将额外成本纳入模型，则会出现一个由两个合作者和一个纯捕食者构成的、唯一的演化稳定群落。最终，我们表明，吞噬作用有可能从合作群落中演化而来，并且能够与原有的合作物种共存。
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真核细胞进化过程中的一个重大转变是吞噬作用，即一个细胞吞噬另一个细胞的能力。在某些情况下，被吞噬的细胞能够持续存在，从而形成一种通常对双方都有益的内共生关系。然而，祖先细胞之间的相互作用是否也具有合作性，目前尚不清楚。发展出捕食竞争者的能力显然具有益处，但吞噬一个合作者是否也可能带来益处？我们采用动力系统框架，探讨吞噬作用能够从一个微生物合作体系中演化出来的生态条件。
从两个相互合作的物种组成的体系出发，我们利用入侵分析确定吞噬型突变体能够入侵的参数范围及其后续种群动态。我们发现了一个临界阈值，该阈值决定入侵的捕食者是与合作群落共存，还是取代其中的成员。通过反复引入不同的捕食者进行入侵，我们发现该体系在存在三个共存物种时达到饱和，但这一群落并不存在单一的最优组成。然而，如果将额外成本纳入模型，我们发现存在一个由两个合作者和一个专性捕食者组成的唯一进化稳定群落。最终，我们表明，吞噬作用有可能从一个合作群落中演化出来，并且能够与原有的合作物种共存。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助信息
瑞典研究委员会，
，VR 2022-06543
版权
版权所有者为该预印本的作者/资助方，其已授予 bioRxiv 展示该……
永久预印本。
根据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。
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发布于 2026 年 10 月 09 日。
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从合作到捕食：吞噬作用的进化起源
Josephine
Solowiej-Wedderburn
,
Alfred
Leimar
,
Christopher
Kempes
,
Jordan G.
Okie
,
Eric
Libby
bioRxiv
2026.10.07.757284；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.07.757284
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从合作到捕食：吞噬作用的进化起源
Josephine
Solowiej-Wedderburn
,
Alfred
Leimar
,
Christopher
Kempes
,
Jordan G.
Okie
,
Eric
Libby
bioRxiv
2026.10.07.757284；
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https://doi.org/10.64898/2026.10.07.757284
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关键词：吞噬作用 · 内共生 · 微生物合作 · 捕食演化 · 动力系统建模 · 演化稳定性
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.07.757284v1?rss=1