Физики и экологи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали методику, которая может предсказывать, способен ли инвазивный вид выжить в новых для себя условиях, или погибнет при переносе в чуждую экосистему. Формулу создали на основе анализа сотен различных сценариев, смоделированных с использованием популяций почвенных бактерий, выращенных в лаборатории.
Экологическая гипотеза предполагает, что чем разнообразнее экосистема, тем больше она будет сопротивляться инвазивным видам, поскольку значительная часть ниш уже заняты. В таком случае у условного «захватчика» будет меньше шансов выжить. Однако наблюдения показали, что эта теория не всегда верна.
Чтобы выяснить, от чего зависит успешность «вторжения», провели эксперимент. Исследователи подготовили более 400 сообществ почвенных бактерий. Они создавались из 12−20 видов. Через шесть дней к ним добавляли один случайно выбранный вид в качестве инвазивного. Спустя такой же срок ученые секвенировали геном всех бактерий, чтобы выяснить, закрепился ли «захватчик» в экосистеме.
Также в каждом сообществе исследователи варьировали уровень питательных веществ. Так ученые отслеживали конкурентное взаимодействие между бактериями в борьбе за ресурсы. В некоторых сообществах в результате этого сильно колебалась численность и разнообразие видов, в других эти параметры быстро стабилизировались.
Авторы работы увидели, что чем нестабильнее система, тем успешнее в ней обосновывался инвазивный вид. При этом изменчивость обеспечивалась не внешними воздействиями, а активностью взаимоотношений между бактериями. В некоторых случаях инвазивные микробы вовсе вытесняли конкурентов. Когда же система оказывалась стабильной, в ней создавались прочные связи между «родными» микроорганизмами. Такие сообщества получались менее разнообразными, но более устойчивыми.
В ходе эксперимента ученые выяснили, что на успешность инвазии влияет и порядок, в котором бактерии помещались в сообщество. Учет этих показателей позволил выявить определенный алгоритм, который предсказывает, насколько удачным будет «вторжение» нового вида при конкретных исходных данных.
Авторы работы планируют протестировать свою формулу в более крупных экосистемах, например в лесах. Методику можно переносить и на изучение микрофлоры кишечника для прогнозирования лечения.
Ранее мы рассказывали, что ученые обнаружили, как у бактерий повторяется цикл эволюции.