做一个独行侠并不容易——一个抗拒人群的吸引力，走向自己的鼓手的人。
但生态学和进化生物学副教授科瑞娜塔尼塔(Corina Tarnita)说，自然界中存在着孤独者，他们可能只是为了某种目的。她列举了孤独者的例子,坐他们的物种的集体行动:跳过的小群牛羚大迁移,剥离的蝗虫群和恢复到平静的蚱蜢行为,少数的竹花几天之前或之后的其他物种,和畏缩不前的黏菌的形成摇曳的塔研究了普林斯顿大学的杰出人物约翰·邦纳。
John Bonner’s slime molds
黏菌最出名的是它们的集体行为，正如生物学家约翰·邦纳(John Bonner)在普林斯顿大学70年的职业生涯中创造的这些视频中所看到的那样。
塔尼塔说:“现在我们开始寻找它，我们意识到很多系统都不是完全同步的，想到这种不完美的同步可能是有原因的，这是很诱人的。”“与大多数人不同步的个体也存在于人类之中。我们称他们为异类或天才、逆向思维者或空想家，这在很大程度上取决于社会其他人对他们行为的看法，但他们确实存在。”
对塔尼塔来说，角马迁徙和蝗虫群等集体系统的问题在于，它们不容易进行实验性操作，以测试孤独者是随机的还是可预测的数量，可能受到自然或文化选择的影响。但是她和她的合作者找到了一个理想的系统来测试这些问题:细胞黏菌，盘状盘基网柄菌。在3月18日的《公共科学图书馆·生物学》杂志上，他们证明了进化确实可以选择黏菌中更孤独的行为。孤独者既是一种生态保险计划，也是一种进化保险计划，是一种使基因组合多样化的方式，以确保社会、集体行为的生存。
想想不起眼的黏液霉菌吧。见的很多视频邦纳在连续生涯,当他们受到饥饿的威胁,微小的变形虫合并,然后聚合成大鼻涕虫一样的生物,摇曳塔向上生长的新兴的顶部,直到前坚持一个不知情的昆虫,starvation-resistant孢子搭便车到世界,而所有的个体占基地和茎死去。换句话说，集体阶段对于生存和扩散是必要的。
科瑞娜Tarnita
“每当一个系统有一个集体行为，它是如此引人注目，如此令人敬畏——而作为人类，我们倾向于看什么是引人注目的，”塔尼塔实验室的研究生费尔南多·罗斯辛(Fernando Rossine)说，他是这篇论文的两名共同第一作者之一。
但引起塔尼塔注意的是黏液霉菌的独来独去者，阿米巴变形虫抵抗生化的召唤而形成了塔。她第一次注意到它们是在2013年开始在普林斯顿大学任教的前一周。
塔尼塔说:“我在一个会议上，一个演讲者正在展示黏菌做这种非常复杂的集体行为的视频，这些黏菌都决心要到达聚集的中心。”“我注意到，除了一些细胞外，其余的细胞都没有对这种聚集过程做出任何反应。”
她询问了这些孤独的牢房的情况，讲话者把它们斥为“错误”。“换句话说，我们怎么能指望数百万个细胞聚集起来，而不留下几个掉队的细胞呢?””Tarnita解释道。
到了普林斯顿后，塔尼塔结识了当时在物理学和生物物理学教授托马斯·格莱格(Thomas Gregor)实验室担任博士后研究员的艾莉森·斯格罗(Allyson Sgro)。Sgro现在是波士顿大学生物医学工程和物理学的助理教授。
塔尼塔和斯格罗一起“开始对孤独者产生了一点影响，”塔尼塔说。他们测试了这些不合群的人，看看他们是否在某些方面存在缺陷，但他们没有发现任何问题。如果给它们食物，它们就会吃，它们可以分裂并繁殖后代，做一个健康的黏菌所做的一切。当它们挨饿的时候，它们的后代就会聚集到它们的生殖塔中去，而它们的父母以前是反对这样做的。但他们也留下了一些孤独者。
作为一个理论生态学家，塔尼塔被这些自然产生的谜题所吸引，她用数学模型来解决这些问题。这一次，她从一些基本问题开始:如果让一些不合群的人呆在伦敦塔外不只是一个错误呢?如果这真的是这种生物策略的一部分呢?这怎么可能呢?
在之前的纸,Tarnita和她的合著者——包括Sgro和里卡多Martinez-Garcia Tarnita then-postdoc现的助理教授在生物物理研究所南美基础研究,在巴西,可能是这个原因的一部分意义背后的黏菌人口继续以利用任何可能返回的资源环境中其余的细胞聚集。他们证明了这在理论上是可行的，但他们的梦想是最终通过实验来完全表征这种孤僻的行为。
Slime molds
Tarnita和她的同事记录了黏菌饥饿后聚集(向左)，留下一大群孤独者。
几年后，许多研究生解决了这个问题，但挑战似乎不可逾越。例如，描述这些孤独者的第一步要求能够严格而精确地计算他们。但是变形虫有一种难以描述的、没有形状的形状，这使得它很难区分单个细胞和两个或三个细胞的小群体。
塔尼塔形容罗斯汀“在概念上和实验上都极具创造力”。在Sgro和Gregor的指导下，Rossine开始掌握这个系统，所有的实验工作都在Gregor的实验室里进行。
首先，他惊讶地发现，孤独的人比任何人想象的都要多。当他开始尝试复制其他研究人员的黏菌实验时，罗斯辛发现，那些科学家精心优化了条件，以鼓励最大数量的黏菌加入塔内，但即便如此，还是有一些孤家寡人退缩了。“即使在这些非常、非常理想化的情况下，你也不能排除孤独者，因为你就是不能——他们是这个过程的一部分，”他说。当Rossine用从野外采集的黏菌做实验时，他惊讶地发现，多达30%的人选择了更孤独的生活，而不是集体行动。
接下来是第二个惊喜:塔尼塔最初提出的关于这些孤独者本质的建议，结果只对了一半。当Rossine准确地计算了孤独者的数量后，他证实了Tarnita的假设，即孤独者绝对不是随机的错误，而是遗传的。然而，他们并不是饥饿细胞初始种群的恒定比例，这是她的理论。相反，它们的数量取决于人口密度。换句话说，孤家寡人并不是像塔尼塔最初设想的那样，孤家寡人抛硬币，自己决定留下来。
他们发现，在最小的种群中，所有的细胞都是孤独的。超过一定的临界值，确实有一部分变形虫会避免建塔，但如果有足够大的初始种群，孤独者的数量就会趋于稳定。
费尔南多Rossine
塔尼塔说:“这令人振奋，因为这意味着我们一开始的想法是正确的，孤独的人一点也不无聊，但这也意味着，从理论上讲，我们需要重新开始。”在马丁内斯-加西亚(他与第一作者共享荣誉)的领导下，在Rossine的不断投入下，建模工作花了几年时间来发展，并开始洞察实验结果。
他们将实验和理论建模相结合，将这项工作置于“我们理解的前沿”，西尔维娅·德蒙特(Silvia De Monte)说。她是法国国家研究中心(CNRS)、IBENS、巴黎和马克斯·普兰克研究所(Max Plank Institute)的生态进化种群动态模型师，没有参与这项研究。她说:“这种跨学科的研究方法为聚合多细胞生物的形成和进化过程提供了新的线索。”Tarnita和她的同事提供的证据表明，在盘状盘基网基阿米巴阿米巴原虫中，单个细胞的比例并不是简单地由每个细胞单独掷硬币来决定的。相反，它是由(有机体)与环境之间的相互作用造成的。”
集体行动带来了巨大的利益，但同时也带来了风险，不管是骗子破坏了建造黏液菌塔的合作，还是牛瘟——一种传染病，也被称为牛瘟疫——通过密集的角马迁徙者大规模传播。因此，退缩的孤家寡人可能成为一种对冲风险的策略，确保对大多数人的伤害不会抹杀整个群体或其社交能力。换句话说,相反,孤独者可能保留这些系统的社会方面的关键——他们本身并不是社会,这使得他们的集体面临的各种威胁,但他们的后代保留能力社会在合适的条件下,所以社会性是保存。
“这是一种社会赌注对冲，”罗斯辛说。“从我们的发现中得出了一个有趣的结论，至少对黏菌来说，不成为集体的一部分的决定实际上是集体做出的。所有的细胞都在用化学的方式互相交流:“哦，你要走了?”我想我要留下来。’成为一个孤独的人需要沟通。”
塔尼塔说，这项工作之所以成功，只是因为普林斯顿大学校园具有非凡的跨学科精神。她说:“非常聪明的人非常多，他们都有跨学科思维，这使得开展合作非常容易，甚至可以发表这类论文，而所有的作者都来自普林斯顿。”
Fernando W. Rossine, Ricardo Martinez-Garcia, Allyson E. Sgro, Thomas Gregor和Corina E. Tarnita合著的《孤独者的生态进化意义》发表在3月18日出版的《公共科学图书馆·生物学》杂志上(DOI: 10.1371/journal.pbio.3000642)。他们的研究得到了戈登和贝蒂·摩尔基金会、西蒙斯基金会、美国国立卫生研究院、巴勒斯·韦尔科姆基金会、阿尔弗雷德·p·斯隆基金会和美国国家科学基金会的支持。
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