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《科学》：作弊者并非赢家，合作的物种表现得更好

百家作者：人工智能学家 2020-10-26 21:45:38

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健康的人际关系的标志是你付出多少，得到多少。自然界有它自己的健康关系。互利共生（mutualism）是指物种之间的相互作用，对每个物种都有利。一个例子是植物和传粉者之间的互动：苹果树被授粉，蜜蜂得到花蜜作为食物奖励。但是，是什么让互利共生在自然界中持续存在呢？如果像花蜜这样的奖励是免费提供的，那么这是否会让互利共生更容易被其他生物拿走这些奖励而不提供服务作为回报？

在一项新的研究中，来自美国雪城大学、马萨诸塞大学波士顿分校和Zayo集团的研究人员研究了这个问题。他们探究了简单的互利共生群体和复杂的互利共生群体的能力，比较了它们如何对付作弊者。作弊者是偷取互利共生的益处而不提供任何回报的物种。花蜜掠夺者就是大自然作弊者的一个例子。掠夺花蜜的蜜蜂通过通过咀嚼花的侧面来获取花蜜，而不会接触到参与授粉的花朵部分。

相关研究结果发表在2020年10月16日的Science期刊上，论文标题为“Species richness and redundancy promote persistence of exploited mutualisms in yeast”。论文通讯作者为雪城大学的Kari Segraves、David Althoff和Mayra Vidal。

图片来自Syracuse University。

这些研究人员想测试当作弊者夺走互利共生者提供的资源时，拥有多个具有类似角色的互利共生者是否能让整个群落持续存在。这个想法是为了探究有更多参与互利共生的物种，比如许多与许多不同的植物物种相互作用的授粉者物种，是否使得互利共生不易受到作弊者的负面影响。他们还想分析增加互利共生物种的数量是否能让所有的互利共生者持续存在，或者竞争是否会随着时间的推移而使得互利共生物种的数量变少。从本质上讲，他们希望了解自然界中出现的大型互利共生者网络的支配力量。

这些研究人员通过在实验室中使用作为互利共生物种发挥功能的酵母菌株实现互利共生来测试他们的想法。这些菌株经过基因改造，可以进行基本食物资源的交易。每种菌株都产生一种食物资源，以便与互利共生伙伴交换。他们设计了四种具有互利共生功能的物种，以及两种无法制造食物资源的作弊物种。

这些研究人员组装了在物种数量和作弊者存在方面都不同的酵母群落。他们发现，互利共生物种数量较多的群落能够更好地抵御作弊者的负面影响，这是因为有多种互利共生物种执行同样的任务。如果一种物种因与作弊者竞争而从群落中消失，周围还有其他物种执行相同的任务，那么这表明群落中更多物种的存在可以减轻作弊者的负面影响。

Segraves说，“这类似于具有许多授粉者物种的植物。如果失去了一种授粉者物种，那么周围还有其他授粉者物种可以授粉。如果植物只有一种授粉者物种，一旦这种授粉者物种灭绝了，那么这种互利共生关系就会破裂，这可能会导致植物灭绝。”

他们的研究结果强调了拥有多种提供类似资源或服务的互利共生物种的重要性，一旦一种互利共生物种灭绝了，其他的互利共生物种就会建立备份。Segraves将这种现象与零售商和消费者之间的关系进行了比较。社区通常拥有多家银行、杂货店、餐馆和医院，以确保在一家公司或机构发生意外时，始终有商品和服务可用。

Segraves表示，未来的研究将探索互利共生物种成为作弊者的可能性。这些研究人员正在测试执行相同功能的互利共生者是否可能建立一个环境，允许其中的一种互利共生物种成为作弊者，这是因为周围还有其他互利共生物种可以填补这个角色。他们预测，遭遇其他互利共生者最激烈竞争的互利共生物种将会转为作弊者。他们还希望确定互利共生者和作弊者是如何随着时间的推移而进化的，以便对导致群落中不同结果的实际变化提供更深入的理解。

参考资料：
1.Mayra C. Vidal et al, Species richness and redundancy promote persistence of exploited mutualisms in yeast. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb6703.
2.Cheaters don't always win: Species that work together do better
https://phys.org/news/2020-10-cheaters-dont-species.html

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