深入研究揭开微藻应对环境挑战的秘密

发表在《当代生物学》杂志上的一项研究为了解单个物种如何在气候变化下生存及其对全球碳循环和海洋食物网的影响提供了宝贵的见解。

海洋变暖等环境变化改变了资源竞争和生物多样性。因此，了解生物体如何应对日益激烈的竞争至关重要，因为它们的大小和新陈代谢的变化会影响生态系统的生产力。

竞争长期以来被认为是快速发展背后的驱动力。

尽管如此，到目前为止，用于识别进化的具体特征及其轨迹的机制框架尚未开发出来。古尔本基安大学和莫纳什大学的研究人员转向代谢理论，该理论明确预测了竞争如何影响新陈代谢和体型的进化。然而，这些预测并未得到广泛测试，特别是在生物必须与多个物种竞争的群落中。应对种间竞争的最佳策略是什么?

考虑到这个尚未解答的问题，研究人员将他们的研究基于海洋浮游植物的实验进化，这些浮游植物是单细胞微藻，可产生地球50%的氧气。他们使用了一种名为Dunaliellatertiolecta的绿色微藻物种，该藻类在三种环境之一中进化了十周(约70代)：单独、与同一物种的种群竞争，或与其他三种浮游植物物种的群落竞争。

有趣的是，研究人员观察到，生物体在竞争下进化得更小、更节能。这些意想不到的发现源于代谢可塑性的快速进化。研究人员发现，与竞争对手一起进化的生物体表现出更大的代谢可塑性，因此它们在资源丰富时会更快地利用资源，但在资源稀缺时会降低新陈代谢以提高能源效率。

这些变化意味着它们可以比单独进化的生物体维持更大的种群规模，而不会影响其种群增长率——它们两全其美。

该研究的第一作者GiuliaGhedini表示：“这个结果是有道理的，但最初很难解释，因为当前的(代谢)理论并不能预测这两个特征的改善。通过几次重申，我们能够将所有内容拼凑在一起。”

朱利亚补充道，研究人员能够根据代谢理论“在很大程度上预测身体大小和人口轨迹的演变，并且还表明代谢可塑性的演变可能会导致一些意想不到的结果”，她对这一发现感到高兴，揭示了生物体如何应对由全球变化驱动的不断变化的资源状况。

未来，研究团队希望扩展这项工作，以确定其他竞争者是否遵循相似(或不同)的进化轨迹，以及这种进化反应对社区的总体影响。了解代谢可塑性如何演变对于预测生态系统多样性和生产力的变化至关重要。