生物學的一個基本問題是：多細胞生物體內的單個細胞如何通過相互作用完成不同的生理過程？美國懷俄明州大學的研究人員在研究了粘細菌後，提出了類似問題：「來自不同環境的細胞如何相互識別，從而建立社會類群並形成多細胞有機體？」
「粘細菌通過將環境中的細胞拼湊在一起，組成一個多細胞有機體。這與植物和動物截然不同——在植物和動物中，配子融合後只形成一個合子細胞，在不斷複製後，形成一個多細胞有機體，」華盛頓大學分子生物學系教授Dan Wall說，「土壤被認為是地球上最多樣化的環境，其中一個小樣本就能夠包含數以萬計的微生物。因此粘細菌創造多細胞生物的能力是顯著的。總的來說，我們的工作有助於解決這個問題。」
6月22日，Wall等的研究成果以題為「Rapid Diversification of Wild Social Groups Driven by Toxin-Immunity Loci on Mobile Genetic Elements」的論文發表於《國際微生物生態學學會雜誌》（ISMEJ）中。通訊作者Wall說：「我們發現了細胞區分自我和非我的方式。多細胞性是一種很難進化和維持的生命方式，一種細胞為了自身利益，會有選擇性地利用環境和其他細胞。例如，癌細胞通過該方式可以不斷地在宿主身體中繁殖。幸運的是，免疫系統可將癌細胞識別為非我，並將其清除。人體系統正是以類似的方式工作。」
Wall表示，新研究是此前研究的延續。先前的研究表明，在亞物種水平上，即使一小塊土壤都會有很高的微生物多樣性。在粘細菌分離株中，有許多不同的社會類群，亞種之間可以相互識別。然而，先前的研究並沒有闡明它是如何區分彼此的。Wall說：「我們在新論文中探討了粘細菌如何辨別環境中的細菌，以及高度相關的菌株如何分化或進化成不同的社會類群。」
這篇ISMEJ論文也借鑑了Christopher Vassallo和Wall於2019年在《國家科學院院刊》（PNAS）發表的論文。Vassallo等在論文中稱，粘細菌表達一種高度可變的細胞表面受體TraA。不同種細胞的TraA受體含有許多不同的序列或等位基因，細胞可以利用該受體識別其他細胞。如果其他細胞有相同的TraA受體，它們就會相互作用，導致細胞瞬間融合，並且交換蛋白質和脂質等細胞成分(DNA除外)。
交換的物質中含有高度可變的毒素蛋白。因此，如果其他細胞屬於「自我」，它們對這些毒素具有基因編碼免疫。如果它們是不同種細胞，並且碰巧有相容的TraA受體，就會被毒素殺死。在PNAS論文中，Vassallo和Wall發現了通過TraA識別和交換傳遞的六種不同的毒素家族。在粘細菌基因組中，這些毒素家族的多樣性和豐度都很高。
Wall說：「我們希望驗證PNAS論文中的預測。我們分析了這22種粘細菌菌株的公開基因組，鑑定了毒素基因，並預測了它們在細胞識別方面的作用。我們發現，預測和其他人的實證結果之間有著極大的相關性。隨後，我們通過創造突變體對預測進行了實驗測試，發現可以通過滅活轉移毒素，使得原本相互拮抗的菌株之間『和諧相處』。」
除了TraA傳遞/辨別系統外，Wall等還發現VI型分泌系統（T6SS）和重排熱點（RHS）也參與了細胞識別。T6SS是一種將毒素轉移到鄰近細胞的分子注射裝置。如果鄰近細胞是「自己人」，它們會有免疫力；如果不是，它們會中毒。T6SS廣泛分布於許多不同類型的細菌中。RHS系統對研究人員來講還比較陌生，但它也屬於「納米武器」。
研究小組還發現，關鍵的鑑別毒素基因存在於染色體的轉位因子上。也就是說，由毒素介導的環境中基因水平轉移會導致高度相關的菌株出現分化。
