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생태계는 독특한 기능을 수행하고 다른 틈새를 채울 수있는 생물이 풍부 할 때 번창합니다. 식물의 햇빛과 물, 영양소를 이용하여 초식 동물이 식물을 먹고, 육식 동물이 초식 동물을 먹고, 균류가 식물의 영양분으로 분해되어 다시 식물을 사용할 수있는 기초적인 그림이 될 것입니다. 어떤 생물은 같은 먹이를 먹는 것과 같은 기능을 수행하고,이 역할을 위해 서로 직접 경쟁합니다. 과학자들은이 생물 종의 풍부함을 "생물 다양성"으로 묘사하지만, 생물 다양성의 역설적 인 효과 중 일부를 조정하기 위해 항상 고심하고있다.
이 중대한 질문 중 하나는 다양성 역설로 알려진 것입니다. 왜 한 우수한 종은 생물학적 이웃을 모두 뛰어 넘지 못하고 멸종 위기에 처하게됩니다. 과학자들은 마침내이 수수께끼에 대한 해결책을 가질 수 있습니다. 저널에 12 월 28 일자로 게재 된 논문 물리적 검토 편지, 물리학 교수 Nigel Goldenfield, Ph.D. 와 University of Illinois의 Urbana-Champaign에있는 Carl R. Woese 게놈 생물학 연구소의 대학원생 Chi Xue는 미생물 위협의 군대 경주를 통해 다양성 패러독스를 조사합니다.
박테리아를 먹이로 삼는 바이러스의 예를 사용하여 Goldenfield와 Xue는 육식 동물과 먹이가 서로 어떻게 경쟁하는지 보여줍니다. 박테리아는 바이러스 성 공격에 견딜 수있는 방어 기능을 향상시키고 바이러스는 이러한 방어 기능을 극복 할 수있는 방법을 개발합니다. 바이러스가 육식 동물로 적응하는 것이 좋을수록 먹이를 희석하기가 더 쉬울 것입니다. 이 현상은 "Kill the Winner"라고 불리고 Goldenfield와 Xue는 다양성의 역설을 해결할 수 있다고 말한다.
육식 동물과 그 먹이는 Wile E. Coyote와 Road Runner와 매우 흡사합니다. 그들은 다른 사람들보다 현저한 사람이 누구인지를 알기 위해 항상 무기 경쟁을 벌이고 있지만, 일종의 조화를 이루고 있습니다. 와일 코요테 (Wile E. Coyote)가 함정을 설치하면로드 러너는 그것을 피하기 위해 다른 경로를 택합니다. 그런 다음 와일 코요테 (Eile Coyote)는 주 경로에서 하나, 우회로에서 하나씩 두 개의 함정을 설정할 수 있습니다. 그러나 그것이 성공한다면 어떨까요? 먹이를 먹을 사람은 누구입니까?
와일 코요테 (Wile E. Coyote)가 실제로 성공적인 육식 동물 일 경우, 두 가지 모두를 몰아 낼 것입니다. 과 멸종로드 러너. 이 역학은 골든 필드가 바이러스 - 박테리아 관계에서 조사한 것으로, 무작위 인구 증가 같은 요인을 고려한 것입니다. 그와 Xue는 컴퓨터 시뮬레이션을보다 현실감있게 만들기 위해 자연의 임의성 중 일부를 포착하려고 시도하는 소위 확률 적 모델을 개발했습니다.
박테리아, 조류, 원생 동물 및 기타 미생물로 구성된 플랑크톤의 해양 생물학 사례를 사용하여 골든필드 (Goldenfield)와 슈 (Xue)는 바이러스가 어떻게 경쟁 사회 구성원을 계속 통제하고 있는지 보여줍니다. 간단히 말해, 그들은 생태계에 대한 "정상 상태"와 같은 것이없고 항상 유동적이라고 주장한다. 예를 들어 한 원생 동물이 개체수가 증가함에 따라 숙주 특이 적 바이러스가 더 많이 먹습니다. 따라서 원생 동물의 개체군은 다시 박테리아 이웃에 대한 더 많은 자원을 남겨 놓습니다. 이웃 사람은 그 호스트 특유의 바이러스와 비슷한 붐과 흉상을 경험합니다.
그러므로 그러한 시스템에서의 명백한 균형은 부분적으로 경쟁 (생태계)의 결과이며, 부분적으로는 한 종의 육식 동물보다 현명하지 못한 진화의 결과입니다.
"우리의 결과는 다양성이 생태적 과정과 진화 과정 사이의 역동적 인 상호 작용을 반영하고, 체계가 평형 생태 상태로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 (세부적인 균형으로부터의 편차로 계량화 될 수있는 것처럼) 유도한다고 강하게 제안한다."라고 Goldenfield와 Xue는 쓴다.
Coevolving Kill을 Winner 모델이라고 부르는 그들의 모델은 생태계뿐만 아니라 진화를 설명하며, 자원 사용만을 고려한 이전 모델보다 훨씬 더 전체 론적이라고 말합니다.
"박테리아 공동체 안에서는 서로 다른 균주가 뚜렷한 성장률을 보입니다. 해당 균주를 통제하는 숙주 특이 적 바이러스로 인해 우승자가 없으며 공존합니다. 이것은 KtW 역 동성 (박테리아 - 플랑크톤 공존과 박테리아 균주의 공존)을 통한 공존의 두 층을 가져오고, 러시아 인형처럼 쉬게됩니다."
완벽한 솔루션입니까? 결코 아니다. 어떤 컴퓨터 모델도 자연 시스템의 모든 복잡성을 포착 할 수 없습니다. 그러나 이것은 이전의 노력보다 훨씬 더 가까운 베팅을합니다.
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