מאמר מאת חוקרים מברזיל ומדינות אחרות, שפורסם ב- Nature, משלב תיאוריות אבולוציוניות ורשתות כדי לחשב כיצד מינים יכולים להתפתח ברשתות גדולות של הדדיות.
מאז תאוריית הברירה הטבעית של דרווין במאה ה -19, ידוע כי יחסי גומלין בין מינים יכולים ליצור תגובות המסוגלות לעצב את המגוון הביולוגי של כדור הארץ.
הדוגמה הקלאסית להתפתחות משותפת על ידי הדדיות כוללת טפיל ומארחו. כאשר הראשון מתפתח צורה חדשה של התקפה, השני מפתח סוג אחר של הגנה ומסתגל. עם זאת, כשמדובר ברשת רחבה של אינטראקציות עם מאות מינים - כגון צמחים שהאבקו על ידי חרקים רבים - קשה יותר לקבוע אילו השפעות הניעו את ההתפתחות המשותפת ברשת זו.
ברשתות אלה, מינים שאינם מתקשרים זה עם זה עדיין יכולים להשפיע על התפתחות המינים באמצעות השפעות עקיפות. דוגמא להשפעה עקיפה תהיה שינוי אבולוציוני בצמח שנגרם על ידי מאבק שמוביל בסופו של דבר לשינויים אבולוציוניים במאביק אחר.
מחקר חדש הצליח לכמת, לראשונה, את משקל האינטראקציות העקיפות בהתפתחות משותפת. המסקנה היא שההשפעה עשויה להיות הרבה יותר גדולה מהצפוי.
במחקר שפורסם ב -18 באוקטובר זה בכתב העת Nature , קבוצת אקולוגים וביולוגים מחמישה מוסדות - אוניברסיטת סאו פאולו (USP), אוניברסיטת קמפינס, אוניברסיטת קליפורניה, התחנה האקולוגית של דונאנה ואוניברסיטת ציריך - בשילוב. תורת האבולוציה ותורת הרשת כדי לחשב כיצד מינים יכולים להתפתח ברשתות גדולות של הדדיות.
החוקרים, הנתמכים על ידי הקרן לתמיכת המחקר של מדינת סאו פאולו (Fapesp), פיתחו מודל מתמטי לניתוח רשתות אינטראקציה ולהפרדת ההשפעות של אינטראקציות ישירות ועקיפות. הרשתות שנחקרו מתארות את האינטראקציות ההדדיות המתרחשות במקום, כגון האינטראקציות בין דבורים שמאביקות פרחים בעת איסוף צוף או ציפורים הצורכות פירות ממיני צמחים שונים ומפזרות זרעים.
המחקר מביא גם תוצאות חשובות להתאמה ולפגיעות של מינים במצבים של שינויים סביבתיים פתאומיים.
"התוצאות שהשגנו בגישה זו מצביעות על כך שלקשרים בין מינים שאינם מתקשרים ישירות זה עם זה, עשוי להיות משקל גדול מהצפוי בהתפתחות המשותפת של המין. באופן מפתיע, ההשפעה העקיפה היא גדולה יותר על מינים מומחים, אלו אשר מתקיימים קשר ישיר עם אחד או כמה מינים בלבד. לדוגמא, אנו יכולים לדמיין שתהליך זה מקביל לשינויים התנהגותיים אצל אנשים המתווכים על ידי רשתות חברתיות. לעתים קרובות שינויים אלה נגרמים על ידי אנשים שאינם חיים ישירות עימם, אך מכירים דרך חברים משותפים ", אמר פאולו רוברטו גימאראס ג'וניור, פרופסור במכון למדעי הביולוגיה של USP והמחבר הראשי של המחקר.
75 רשתות אקולוגיות נותחו, החל מרשתות קטנות מאוד, עם כעשרה מינים, וכלה במבנים עם יותר מ -300 מינים האינטראקציה ביניהם. כל רשת מתרחשת במקומות שונים על פני כדור הארץ, בסביבות יבשות וימיות. כדי לאסוף את הנתונים, הצוות, שהוקם, בנוסף לגימאראס, גם מתיאס פירס (יוניקמפ), פדרו ג'ורדנו (IEG), ג'ורדי בסקומפט (אוניברסיטת ציריך) וג'ון תומפסון (UC- סנטה קרוז) סמוך על שיתוף פעולה של חוקרים תיאר בעבר את האינטראקציות בכל רשת.
עם הנתונים שבידינו, הצוות חילק שישה סוגים של הדדיות לשתי מעמדות עיקריות: הדדיות אינטימית, מקרה של יחסי גומלין בין כלניות ודגי ליצנים המבלים כמעט כל חייהם בכלנית אחת, והדדיות של שותפים מרובים, כגון האבקה המתבצעת על ידי דבורים ופיזור זרעים על ידי בעלי חוליות, שבדרך כלל מקימים יחסי גומלין רבים עם מינים שונים באותו מקום.
התוצאות הראו שמינים שאינם מתקשרים ישירות יכולים להיות חשובים לא פחות כמו מינים אשר מתקשרים ישירות בכדי לעצב את התפתחותו של מין. עם זאת, משקל האינטראקציות הישירות והעקיפות תלוי בסוג ההדדיות.
"כאשר מערכת היחסים אינטימית מאוד בין בני זוג באותה רשת - כמו במקרה של דגי ליצן וכלניות או מינים מסוימים של נמלים שחיות בתוך עצים - מה שחשוב ביותר הוא אינטראקציה ישירה. הסיבה לכך היא שרשתות האינטראקציות הללו ממודרות יותר. לכן, אין כל כך הרבה דרכים להתפשטות ההשפעות הישירות. כאשר האינטראקציה אינה כה אינטימית, ההשפעות העקיפות עשויות להשפיע עוד יותר על ההשפעות הישירות על התפתחותו של מין ", אמר מתיאס פירס, ממכון יוניקמפ לביולוגיה, מחבר אחר של המחקר.
בסימולציה שנערכה עם רשת פיזור של זרעים עשירים במינים, פחות מ -30% מההשפעות הסלקטיביות על המינים המומחים הופנו על ידי שותפיה הישירים, ואילו ההשפעות של מינים עקיפים ייצגו כ -40%.
עניין של זמן
אחת ההשלכות הברורות על השפעת היחסים העקיפים היא הפגיעות הגדולה יותר של מינים במצבים של שינויים סביבתיים פתאומיים. הסיבה לכך היא שככל שההשפעות העקיפות חשובות יותר, כך תהליך ההסתגלות לשינויים יכול להיות איטי יותר.
"שינוי סביבתי שמשפיע על מין אחד יכול לייצר אפקט מדורג שמתפשט למינים אחרים שמתפתחים גם בתגובה, וגורמים ללחצים סלקטיביים חדשים. השפעות עקיפות עלולות ליצור לחצים סלקטיביים סותרים ולמינים יכול לקחת זמן רב להסתגל למצבים חדשים, מה שעלול להפוך מינים אלה לפגיעים יותר להכחדה. בסופו של דבר, שינויים סביבתיים יכולים לגרום לשינויים שהם מהירים יותר מהיכולת של מינים השקועים ברשת להסתגל ", אמר גימאראס.
כימות ההשפעות העקיפות ברשתות מורכבות מהווה אתגר לא רק עבור אקולוגיה. השפעות עקיפות הן מרכיב בסיסי בתהליכים המשפיעים על המבנה הגנטי של אוכלוסיות, על השוק הפיננסי, על יחסים בינלאומיים ועל שיטות תרבות.
"הדבר המעניין בשימוש בשיטה זו שפיתחנו הוא שניתן ליישם אותה בכמה תחומים. גישת רשת האינטראקציה היא חוצה תחומים והכלים שפותחו כדי לענות על שאלות בנושא נושא ספציפי באקולוגיה, למשל, יכולים לשמש בכדי ללמוד שאלות על רשתות חברתיות או כלכלה, פשוט להיות יצירתי ", אמר פירס.
את המאמר האפקטים העקיפים מניע התפתחות משותפת ברשתות הדדיות (doi: 10.1038 / nature24273), מאת פאולו ר. גימאראס ג'וניור, מתיאס מ 'פירס, פדרו ג'ורדנו, ג'ורדי בסקומפט וג'ון נ. תומפסון, ניתן לקרוא בטבע (לחץ כאן).
מקור: Agência Fapesp
