Стратегии расселения определяют разнообразие морских микробов

Компромисс между выгодой от колонизации новых частиц и риском быть уничтоженным хищниками позволяет сосуществовать разнообразным популяциям морских микробов. Это показало исследование, опубликованное в журнале eLife.

Результаты помогают объяснить, как огромное множество разнообразных бактерий и микробов сосуществует на плавающих частицах-«плотах» в океанах.

Микробный поиск ресурсов в неоднородных средах, где ресурсы фрагментированы на частицы, играет ключевую роль в природных экосистемах. В океанах и пресноводных системах бактерии и микробы могут взаимодействовать с поверхностью частиц по-разному: одни колонизируют их лишь на короткое время, другие образуют долгоживущие стабильные колонии.

Ученые давно пытаются разгадать «парадокс планктона» — неожиданно высокое разнообразие микроскопических существ в океане. Хотя исследователи начали понимать факторы, поддерживающие множество типов планктона, вопросы о более многочисленных океанических микробах, живущих на плавающих частицах, остаются.

Авторы использовали математическое моделирование и компьютерные симуляции, чтобы проверить, как разные стратегии расселения могут помогать морским микробам сосуществовать. Они выяснили, что различное балансирование между компромиссами роста и выживания позволяет микробам процветать вместе.

Модель показала, что организмы, которые дольше остаются на одной частице, имеют больше возможностей для размножения. Однако они сталкиваются с более высоким риском быть уничтоженными вирусом или другим хищником, способным поглотить целые частицы. С другой стороны, микробы, которые чаще перепрыгивают между частицами, имеют меньше возможностей для размножения, но и меньший риск столкнуться с массовой гибелью. Успех одной стратегии над другой может зависеть от различных условий окружающей среды.

Когда запас частиц высок, микробы, быстро перемещающиеся между ними, будут иметь больше шансов на выживание. Но когда частиц мало, преимущество получают бактерии, которые остаются на месте.

Кроме того, команда обнаружила, что сосуществование может оставаться стабильным перед лицом изменяющихся условий окружающей среды, таких как цветение водорослей (частиц), благоприятствующее росту, и изменение численности хищников, увеличивающее смертность. Вместе эти различные факторы значительно повышают вероятность совместного существования популяций с разными стратегиями расселения.