Как разрушение среды обитания вписывается в долгосрочные планы выживания

Некоторые организмы могут использовать интересную стратегию для долгосрочного выживания: переключение между двумя неустойчивыми формами поведения, которые, если их не сдерживать, могут привести к уничтожению их собственного дома.

Это открытие, опубликованное в журнале eLife, может пролить свет на то, как некоторые виды, включая людей, выживают и даже процветают в суровых условиях при ограниченных ресурсах.

В своих жизненных циклах организмы, такие как слизевики, переключаются между жизнью в качестве одиночных, свободно перемещающихся особей («кочевников») и жизнью в колонии. Чтобы изучить преимущества этой адаптации, исследователи из Сингапурского института технологий и Йельского университета создали математическую модель, применимую к таким организмам. Их модель предполагает, что эта стратегия может обеспечить выживание, даже когда каждое поведение по отдельности ведёт к вымиранию.

«Это пример неинтуитивного феномена, называемого парадоксом Паррондо, когда две проигрышные игры, если играть в них в определённом порядке, могут неожиданно привести к победе», — говорит первый автор Цзун Сюань Тан, студент Йельского университета.

Предыдущие исследования показали, что парадокс может возникать, когда организмы сталкиваются с непредсказуемой средой. Однако наша работа показывает, что внешне вызванные изменения среды на самом деле не нужны для проявления такого поведения — парадокс также может возникать, когда организмы образуют колонии, разрушающие их собственную среду обитания.

Модель рассматривает ситуацию, в которой «кочевники» живут относительно независимо, не подвержены конкуренции и кооперации, но могут стабильно вымирать в плохих условиях среды. «Колонисты», с другой стороны, живут в тесной близости и подвержены как конкурентным, так и кооперативным эффектам. Они также могут со временем истощать ресурсы своей среды обитания, что приводит к их собственному вымиранию.

«Эти две проигрышные стратегии на самом деле могут привести к выживанию, потому что когда организмы переключаются с разрушительной колониальной формы на жизнь в качестве кочевников, это позволяет среде обитания восстановиться», — говорит старший автор Канг Хао Чонг, доцент инженерного кластера Сингапурского института технологий. «Как только размер колониальной популяции становится достаточно мал, ресурсы среды получают возможность восстановиться. Кочевники могут затем воспользоваться восстановленными запасами, переключившись обратно на колониализм».

Чонг объясняет, что различные механизмы могут запускать это переключение. Например, высокомобильные организмы-кочевники могут часто возвращаться в свою первоначальную колониальную среду, определяя, достаточно ли высок уровень ресурсов для повторной колонизации. Переключение также может быть генетически запрограммировано, так что «непроизвольная» жертва отдельных особей в итоге способствует долгосрочному выживанию вида.

«Возможность экологического парадокса Паррондо может иметь широкое применение в областях экологии и популяционной биологии», — говорит Чонг.

Тан и Чонг уже изучают способы адаптации своей модели к конкретным организмам и исследуют возможное эволюционное происхождение этого поведенческого феномена.