lovesouthernsocial.com

Một bài báo của các nhà nghiên cứu từ Brazil và các quốc gia khác, được xuất bản trên tạp chí Nature, kết hợp các lý thuyết tiến hóa và mạng lưới để tính toán cách các loài có thể cùng tiến hóa trong các mạng lưới tương hỗ rộng lớn.

Kể từ lý thuyết chọn lọc tự nhiên của Darwin, vào thế kỷ 19, người ta đã biết rằng sự tương tác giữa các loài có thể tạo ra các phản ứng có khả năng định hình sự đa dạng sinh học của hành tinh.

Ví dụ cổ điển về sự tiến hóa theo thuyết tương hỗ liên quan đến một ký sinh trùng và vật chủ của nó. Khi con đầu tiên phát triển một hình thức tấn công mới, con thứ hai phát triển một kiểu phòng thủ khác và thích nghi. Tuy nhiên, khi nói đến một mạng lưới tương tác rộng lớn với hàng trăm loài - chẳng hạn như thực vật được thụ phấn bởi nhiều loài côn trùng - thì càng khó xác định những tác động nào đã thúc đẩy sự đồng tiến hóa trên mạng lưới này.

Trong các mạng lưới này, các loài không tương tác với nhau vẫn có thể ảnh hưởng đến sự tiến hóa của các loài thông qua các tác động gián tiếp. Một ví dụ về tác động gián tiếp sẽ là sự thay đổi tiến hóa ở thực vật do một loài thụ phấn gây ra, dẫn đến những thay đổi về mặt tiến hóa ở một loài thụ phấn khác.

Nghiên cứu mới lần đầu tiên quản lý để định lượng trọng số của các tương tác gián tiếp trong hệ số. Kết luận là tác động có thể lớn hơn nhiều so với dự kiến.

Trong nghiên cứu, được công bố vào ngày 18 tháng 10 trên tạp chí Thiên nhiên, một nhóm các nhà sinh thái học và sinh vật học từ năm tổ chức - Đại học São Paulo (USP), Đại học Bang Campinas, Đại học California, Trạm sinh thái Doñana và Đại học Zurich - đã kết hợp lý thuyết tiến hóa và lý thuyết mạng để tính toán cách các loài có thể cùng tiến hóa trong các mạng lưới chủ nghĩa tương hỗ lớn.

Các nhà nghiên cứu, được hỗ trợ bởi Quỹ Hỗ trợ Nghiên cứu của Bang São Paulo (Fapesp), đã phát triển một mô hình toán học để phân tích các mạng tương tác và tách biệt ảnh hưởng của các tương tác trực tiếp và gián tiếp. Các mạng được nghiên cứu mô tả các tương tác lẫn nhau xảy ra ở một vị trí, chẳng hạn như tương tác giữa ong thụ phấn cho hoa bằng cách thu thập mật hoa hoặc chim ăn trái của các loài thực vật khác nhau và phân tán hạt giống.

Nghiên cứu cũng mang lại những kết quả quan trọng đối với sự thích nghi và tính dễ bị tổn thương của các loài trong tình huống môi trường thay đổi đột ngột.

“Kết quả chúng tôi thu được với cách tiếp cận này cho thấy rằng các mối quan hệ giữa các loài không tương tác trực tiếp với nhau có thể có trọng lượng lớn hơn mong đợi trong quá trình đồng tiến hóa của các loài. Đáng ngạc nhiên là tác động gián tiếp lại lớn hơn đối với các loài chuyên biệt, những loài chỉ tương tác trực tiếp với một hoặc một vài loài. Ví dụ, chúng ta có thể hình dung quá trình này tương tự như những thay đổi hành vi ở những người được trung gian bởi mạng xã hội. Paulo Roberto Guimarães Jr., giáo sư tại USP's Biosciences Institute và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết những thay đổi này thường do những người mà họ không sống cùng trực tiếp gây ra, nhưng biết được thông qua những người bạn chung.

75 mạng lưới sinh thái đã được phân tích, từ các mạng lưới rất nhỏ, với khoảng 10 loài, đến các cấu trúc với hơn 300 loài tương tác với nhau. Mỗi mạng lưới diễn ra ở những nơi khác nhau trên hành tinh, trong môi trường trên cạn và dưới biển. Để thu thập dữ liệu, nhóm được thành lập, ngoài Guimarães, bởi Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Đại học Zurich) và John Thompson (UC-Santa Cruz) còn có sự cộng tác của các nhà nghiên cứu. trước đó đã mô tả các tương tác trong mỗi mạng.

Với dữ liệu có trong tay, nhóm nghiên cứu đã chia sáu kiểu tương sinh được phân thành hai loại chính: tương sinh thân mật, trường hợp tương tác giữa hải quỳ và cá hề sống thực tế cả đời trong một loài hải quỳ duy nhất và tương hỗ của nhiều đối tác, chẳng hạn như thụ phấn. được thực hiện bởi ong và sự phát tán hạt của động vật có xương sống, chúng thường thiết lập nhiều tương tác với các loài khác nhau ở cùng một nơi.

Kết quả cho thấy các loài không tương tác trực tiếp cũng quan trọng như các loài tương tác trực tiếp trong việc hình thành sự tiến hóa của một loài. Tuy nhiên, trọng lượng của các tương tác trực tiếp và gián tiếp phụ thuộc vào kiểu tương sinh.

“Khi mối quan hệ rất khăng khít giữa các đối tác trong cùng một mạng lưới - như trường hợp của cá hề và hải quỳ hoặc một số loài kiến ​​sống bên trong cây - thì điều quan trọng nhất là các tương tác trực tiếp. Điều này là do các mạng tương tác này được phân chia nhiều hơn. Vì vậy, không có nhiều cách để các hiệu ứng trực tiếp lan truyền. Mathias Pires, từ Viện Sinh học tại Unicamp, một tác giả khác của nghiên cứu, cho biết: Khi sự tương tác không quá gần gũi, những tác động gián tiếp có thể có tác động lớn hơn những tác động trực tiếp đến sự tiến hóa của một loài.

Trong một mô phỏng được thực hiện với một mạng lưới phát tán hạt phong phú về loài, ít hơn 30% tác động chọn lọc lên các loài chuyên biệt là do các đối tác trực tiếp của nó thúc đẩy, trong khi tác động của các loài gián tiếp chiếm khoảng 40%.

Vấn đề thời gian

Một trong những hậu quả rõ ràng đối với tác động của các mối quan hệ gián tiếp là tính dễ bị tổn thương của các loài trong tình huống môi trường thay đổi đột ngột. Điều này là do các tác động gián tiếp càng quan trọng thì quá trình thích ứng với những thay đổi càng chậm.

“Một sự thay đổi môi trường ảnh hưởng đến một loài có thể tạo ra hiệu ứng gợn sóng lan sang các loài khác cũng tiến hóa theo phản ứng, gây ra áp lực chọn lọc mới. Các tác động gián tiếp có thể tạo ra áp lực chọn lọc mâu thuẫn và các loài có thể mất nhiều thời gian để thích nghi với các tình huống mới, điều này có thể khiến các loài này dễ bị tuyệt chủng hơn. Cuối cùng, những thay đổi về môi trường có thể gây ra những thay đổi nhanh hơn khả năng thích nghi của các loài trong một mạng lưới ”, Guimarães nói.

Việc định lượng các tác động gián tiếp trong các mạng lưới phức tạp là một thách thức không chỉ đối với Hệ sinh thái. Các tác động gián tiếp là thành phần cơ bản của các quá trình ảnh hưởng đến cấu trúc di truyền của quần thể, thị trường tài chính, quan hệ quốc tế và thực tiễn văn hóa.

“Điều thú vị khi sử dụng phương pháp này mà chúng tôi đã phát triển là nó có thể được áp dụng trong một số lĩnh vực. Phương pháp tiếp cận mạng tương tác là xuyên ngành và các công cụ được phát triển để trả lời các câu hỏi về một chủ đề cụ thể trong sinh thái học, chẳng hạn, có thể được sử dụng để nghiên cứu các câu hỏi về mạng xã hội hoặc kinh tế, chỉ cần sáng tạo ”, Pires nói.

Bài viết Hiệu ứng gián tiếp thúc đẩy hệ số tiến hóa trong mạng tương hỗ (doi: 10.1038 / nature24273), của Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte và John N. Thompson, có thể được đọc trong Thiên nhiên (Bấm vào đây).