Математическая модель объяснила стабильность и многообразие систем микроорганизмов

Индия, США

• Жизнь

Сообщества микроорганизмов отличаются большим видовым разнообразием и сложностью устройства. В ограниченном объеме, соблюдая определенный баланс, существуют до сотен видов различных организмов. Ученых всегда озадачивало, каким образом это достигается в условиях, когда запасы питательных веществ ограничены, а извне поступают все новые виды, стремящиеся влиться в структуру. К тому же то одни, то другие виды, оказавшиеся в более выигрышном положении в данный момент, резко увеличивают свою популяцию, в то время, когда другие подвергаются массовому вымиранию. И часто находящиеся в идентичных условиях сообщества резко отличаются видовым составом.

Биологи Акшит Гойал (Akshit Goyal) из Национального центра биологических наук Индии и Сергей Маслов (Sergei Maslov) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне разработали математическую модель, которая помогла разобраться в законах сосуществования систем микроорганизмов. Модель была упрощенная и базировалась только на одном свойстве таких сообществ, учитывая их реакцию на изменение количества питательных веществ в среде обитания и не рассматривая проблему взаимоотношений организмов разных видов между собой. С другой стороны она предусматривала постоянное поступление в среду одного питательного вещества. Часть его шла на наращивание биомассы в сообществе, а часть - на получение побочных продуктов, образующихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, которыми в свою очередь питаются другие виды из этого сообщества. К семейству все время пытаются присоединиться другие виды микробов, которые либо должны найти еще не занятые продукты питания, либо конкурировать за пищу, уже используемую каким-то другим видом.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи отмечают, что в математической модели происходящие процессы совпали с реальными - некоторое время шло распределение микроорганизмов по существующим пищевым нишам, с неизбежным вымиранием одних и лавинообразным нарастанием численности других и заменой одних видов другими. Со временем, система стабилизировалась и в сообществе устанавливалось равновесие.

Вера Максимова, 17.04.2018 21:00