Исследователи в Технологическом институте штата Джорджия проверили важность первого прибытия с бактериальными разновидностями, конкурирующими в пробирке. Используя бактерию, которая растет на листьях растения, они подтвердили важность первого прибытия для продвижения диверсификации разновидностей и расширили ту гипотезу с некоторыми важными протестами.
«Мы хотели понять роль истории колонизации разновидностей в регулировании взаимодействия между быстро развивающейся бактерией Pseudomonas fluorescens SBW-25 и конкурирующими разновидностями и как это затронуло P. fluorescens адаптивная радиация в экосистеме», сказал Джиэки Тан, исследователь в Школе Технологического института Джорджии Биологических наук. «Общий образец, который мы находим, – то, что более раннее прибытие P. fluorescens позволило ему разносторонне развиваться до большей степени. Если конкуренция и разностороннее развитие разновидностей очень похожи экологически, мы находим более сильный эффект истории колонизации разновидностей на адаптивной радиации».Об исследовании, как намечают, сообщат 26-го апреля в журнале Evolution и было поддержано Национальным научным фондом.
Исследование, как полагают, является первым строгим экспериментальным тестом ролевых исторических пьес колонизации в адаптивной радиации.Эволюционный биолог Дэвид Лэк изучил группу тесно связанных видов птиц, известных как зяблики Дарвина, и популяризировал их в книге, сначала изданной в 1947. Среди его гипотез был то, что птицы были успешны в своей адаптивной радиации – эволюционной диверсификации морфологических, физиологических и черт поведения – потому что они были ранними колонизаторами островов. Зяблики заполнили доступные экологические ниши, использовав в своих интересах ресурсы способами, которые ограничили способность позже прибывающих птиц так же утвердиться и разносторонне развиться, он предложил.
«Виды птиц, которые прибыли после зябликов, могли только использовать ресурсы, которые не использовали зяблики», объяснил Тан. «Другие птицы не могли разносторонне развиться, потому что не было многих ресурсов, уехал в них».Загар и другие исследователи в лаборатории профессора Технологического института Джорджии Линь Цзяна проверили ту гипотезу, используя P. fluorescens, который быстро развивается в два общих фенотипа, дифференцированные экологическими нишами, которые они принимают в статических микромирах пробирки.
В двух главных фенотипах – известный как «нечеткие распорки» и «морщинистые распорки» – есть дополнительные незначительные изменения.Исследователи позволили бактерии колонизировать вновь учрежденные микромиры и разносторонне развиваться прежде, чем ввести конкурирующие бактериальные разновидности.
Эти шесть конкурентов, которые изменились по их нише и конкурентоспособному фитнесу по сравнению с P. fluorescens, представили индивидуально и разрешили вырасти через многократные поколения. Их успех и уровень диверсификации были измерены, поместив образцы микромира на агаровые пластины и подсчитав количество колоний от каждой разновидности и подвидов.Исследование также включало перемену более ранней истории колонизации, позволяя бактериям конкурента утвердиться в микромирах прежде, чем ввести P. fluorescens. Конкуренты включали широкий диапазон организмов, распространенных в окружающей среде, некоторые из них восстановленный от озера около кампуса Технологического института Джорджии.
Эксперимент позволил ученым расширять гипотезу, что Отсутствие продвинулось 70 лет назад.«Если разносторонне развивающиеся разновидности и конкурирующие разновидности очень похожи, Вы можете иметь сильный приоритетный эффект, в котором сначала прибывающие разновидности могут сильно повлиять на способность более поздних разновидностей разносторонне развиться», сказал Цзян, преподаватель в Школе Технологического института Джорджии Биологических наук. «Если разновидности достаточно отличаются, то приоритетный эффект более слаб, таким образом, было бы меньше поддержки первой гипотезы прибытия».Адаптивная радиация имеет важные последствия для новых экосистем, особенно с организмами, которые развиваются быстро. P. fluorescens производит целых десять поколений в день при экспериментальных условиях, о которых сообщают, которые позволили ученым Технологического института Джорджии учиться, как они развили более чем 120 поколений – изменения, которые займут сотни лет в зябликах.
Бактериальное население, изученное в лаборатории Цзяна, включало целых 100 миллионов организмов, намного больше, чем число птиц на Галапагосских островах. Асексуальное воспроизводство бактерий означало, что темп мутации, вероятно, также отличался от птиц. Однако, Цзян и Тан полагают, что их исследование предлагает понимание того, как различные разновидности взаимодействуют в новой окружающей среде на основе исторических преимуществ.«С точки зрения эволюционной биологии ученые часто сосредотачиваются только на конкретных разновидностях, которые интересуют их», сказал Цзян, который изучает экологию сообщества. «Мы также должны думать об окружающем экологическом контексте эволюционного процесса».
В будущей работе Цзян надеется учиться, как введение хищников может объединиться с соревнованием разновидностей, чтобы затронуть адаптивную радиацию. В дополнение к уже упомянутым, исследовательская группа также включала аспиранта Технологического института Джорджии Си Янга, который провел анализ данных.