Они утверждают, что когда дело доходит до видов микробов, ниша гораздо важнее, чем названия.«Традиционная экология говорит нам, что виды получают энергию одним способом в экосистеме — виды растений превращают свет в химическую энергию посредством фотосинтеза, а животные сжигают органический углерод, используя кислород для извлечения энергии», — объясняет ученый из Университета Британской Колумбии (UBC) Стилианос Лука, который руководил синтезом, опубликованным в журнале Nature Ecology and Evolution.«Но у микробных систем есть гораздо больше способов получения энергии, и они в значительной степени избыточны. Сотни видов могут сосуществовать и выполнять одни и те же биохимические функции в одной обстановке и переключать функции в другой обстановке».
Это открытие имеет большое значение для интерпретации изменений в микробных сообществах или прогнозирования их здоровья — будь то в кишечнике человека, в искусственных процессах биоочистки, во время нарушения окружающей среды или потери разнообразия в океане.«Как исследователям, нам необходимо отделить биохимические процессы от таксономических ярлыков. И нам нужно уточнить и обновить нашу терминологию, чтобы представить это разъединение, и нам нужны новые парадигмы для интерпретации изменений в микробных сообществах».Как микробы могут справиться с этой универсальной избыточностью?
Основываясь на анализе более 59000 секвенированных микробных геномов, Лука и его коллеги утверждают, что это встроено в систему — гены, отвечающие за определенные биохимические функции, широко и неравномерно распределены по микробному древу жизни.Исследователи также исключили другую преобладающую парадигму — что частые и непредсказуемые колебания в составе видов микробов происходят из-за случайных событий рождения и смерти в небольших популяциях.
То, что некоторые исследователи называют «экологическим дрейфом».«Наш синтез и новое компьютерное моделирование показывают, что эта точка зрения, скорее всего, неверна», — говорит Лука. «Мы должны сосредоточиться на малоизученных биологических взаимодействиях между организмами, таких как хищничество вирусов или антибиотикотерапия, которые не обязательно влияют на основные биогеохимические потоки в системе».Синтез основан на исследованиях микробного сообщества за последние два года с участием исследователей из UBC, Массачусетского технологического института, Университета Саймона Фрейзера, Калифорнийского университета, Океанографического института Вудс-Хоул, Массачусетс, и Eidgenossische Technische Hochschule, Швейцария.
«Микробные экосистемы за пределами лаборатории обычно могут поддерживать большое количество таксонов, способных выполнять одни и те же метаболические функции, поэтому возникает вопрос, как сосуществуют такие явно повторяющиеся виды», — говорит Отто Кордеро, доцент Массачусетского технологического института. который не принимал участия в исследовании."Одна возможность состоит в том, что сосуществование поддерживается нейтральными процессами, такими как демографические колебания.
Другая — то, что кажущиеся избыточными таксоны дифференцируются в своих" микронишах "на основе мелкомасштабных различий в признаках, таких как привязанность, подвижность, сродство к ферментам. Это исследование создает веские аргументы в пользу последнего и представляет вдумчивое обсуждение его значения для изучения микробных экосистем. Важным следствием этой статьи является необходимость группировать таксоны в функциональные единицы, подобно тому, как экология на основе признаков группирует растения в гильдии. . "