Математическая модель объясняет парадокс планктона

0 989

Двое исследователей, один из Центра изучения живых организмов в Симонсе, в Индии, а другой из Университета штата Иллинойс в США, построили математическую модель, объясняющую планктона.

В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Акшит Гоял и Сергей Маслов описывают свою модель и также рассказывают о том, насколько хорошо она отображает фактические сообщества бактерий.

Как отмечают исследователи, в течение многих лет биологи задавались вопросом, как такое возможно, что сообщества бактерий могут быть настолько разнообразными и все же быть настолько стабильными.

В большинстве таких сообществ популяция бактерий должна расти экспоненциально, что приведет в итоге к вымиранию бактериального сообщества, но этого не происходит. Вместо этого сообщество остается стабильным. Это явление стало известно как планктона.

Одна из ведущих теорий, объясняющих парадокс, основана на двух основных идеях: первая заключается в том, что некоторые из бактерий потребляют отходы другого вида. Вторая заключается в том, что потенциальные новые члены сообщества могут выживать только путем заполнения ниши, не занятой другими, или, лучше использовать ресурсы при заполнении этой ниши. В этой новой работе исследователи создали математическую модель для моделирования этой теории.

Чтобы создать модель, исследователи начали с некоторых основных «правил» для своего теоретического сообщества. Каждый участник потребляет только один тип ресурсов, а его потребление приводит к получению ровно двух новых ресурсов. Исследователи также предположили, что любые новые члены сообщества могут выживать только в случае открытой ниши или лучше использовать ресурс, чем текущий участник.

Используя модель для создания компьютерного моделирования, исследователи обнаружили, что их простые правила привели к созданию виртуального сообщества, которое, как и реальные сообщества бактерий, было и разнообразным, и стабильным, и фактически становилось все более стабильным по мере того, как организмы становились более разнообразными.

Смотрите также  Окаменелости гигантского морского скорпиона найдены в Китае

Они отметили, что на ранних стадиях развития сообщества иногда возникали лавины вымираний, в ходе которых новый, более эффективный вид закреплялся, в результате чего существующие виды отмирали, что приводило к отмиранию тех виды, которые питаются их отходами и так далее.

Но по прошествии времени сообщество стало более стабильным, и лавины вымирания стали менее распространенными. Исследователи также отметили, что их модель объясняет, почему два сообщества в идеальных условиях могут развиваться по-разному друг от друга—все зависит от истории состава участников.


Больше информации: Akshit Goyal et al. Diversity, Stability, and Reproducibility in Stochastically Assembled Microbial Ecosystems, Physical Review Letters (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.158102 , On Arxiv: https://arxiv.org/abs/1711.00755

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x