Что такое экологическая ниша? Пора переосмыслить микробную экологию

Ученые из Канады, США и Европы предлагают переписать учебники по микробной экологии, выступая за новый подход к изучению самой распространенной формы жизни на Земле.

Они утверждают, что для видов микробов экологическая ниша гораздо важнее названий.

Традиционная экология говорит, что виды получают энергию одним способом в экосистеме: растения — через фотосинтез, животные — сжигая органический углерод. Однако микробные системы имеют гораздо больше способов получения энергии и высоко избыточны. Сотни видов могут сосуществовать и выполнять одни и те же биохимические функции в одной среде, а в другой — переключаться на иные функции.

Это открытие имеет большое значение для интерпретации изменений в микробных сообществах — будь то в кишечнике человека, в промышленных биореакторах или в океане при нарушении среды.

Исследователям необходимо отделить биохимические процессы от таксономических ярлыков, обновить терминологию и создать новые парадигмы для анализа изменений в микробных сообществах.

Источник избыточности

На основе анализа более 59 000 секвенированных микробных геномов ученые пришли к выводу, что эта "универсальность" заложена в систему: гены, ответственные за конкретные биохимические функции, широко и неравномерно распределены по всему древу жизни микробов.

Опровержение "экологического дрейфа"

Исследователи также опровергли другую преобладающую парадигму — что частые и непредсказуемые колебания в видовом составе микробов вызваны случайными событиями рождений и смертей в малых популяциях ("экологический дрейф").

Синтез данных и новые компьютерные модели показывают, что эта точка зрения, вероятно, ошибочна. Вместо этого следует сосредоточиться на в значительной степени неисследованных биологических взаимодействиях между организмами, таких как хищничество вирусов или "антибиотическая война", которые не обязательно влияют на основные биогеохимические потоки в системе.

Выводы и последствия

Вне лаборатории микробные экосистемы обычно поддерживают большое количество таксонов, способных выполнять одни и те же метаболические функции. Это исследование убедительно доказывает, что сосуществование поддерживается не нейтральными процессами, а дифференциацией таксонов по их "микронишам" на основе тонких различий в признаках.

Важным следствием является необходимость группировать таксоны в функциональные единицы, подобно тому, как экология, основанная на признаках, группирует растения в гильдии.