面对恶劣的条件,植物或动物能做什么?两种生存选择似乎是最明显的:移居别处或适应环境。
有些生物体有第三种选择。它们不能通过空间而是通过时间逃脱,进入休眠状态直到情况改善。
事实证明,休眠可能不仅对使用它的物种有利。在新研究我们发现,休眠倾向可能会影响物种之间的竞争平衡,并使更多物种在环境变化时能够共同生存。
什么是休眠?
许多生物体利用休眠作为生存策略。
例如,熊在冬天冬眠,许多植物在夏天产生种子,这些种子在寒冷的几个月里在土壤中休眠,然后在春天发芽。在这些例子中,生物体利用休眠来避开条件恶劣的季节。
然而,其他生物体可能数十年、数百年甚至数千年保持不活跃状态。
已知最古老的发芽植物种子是2000年历史的种子朱迪亚枣椰树。
甚至更古老的植物材料(尽管不是种子)也被复活了:胎盘花组织超过 31,000 年前,在冰河时代的松鼠洞穴中发现的。
在我们的研究中,我们重点关注动物中一种称为滞育的特殊休眠状态,在这种休眠状态下,生物体会减少代谢活动并抵抗环境条件的变化。在这里,动物通常不吃东西,也不怎么活动。
休眠可以保护物种免于灭绝吗?
理论上,休眠可以让物种摆脱恶劣的环境。然而,很难将休眠与特定物种的持久性直接联系起来。
我们试图通过使用一种经常在土壤中发现的线虫进行实验来建立这种联系。秀丽隐杆线虫。在这些蠕虫中,影响休眠的遗传途径已广为人知。
我们观察了四组蠕虫。第一组在遗传上更倾向于进入休眠状态,第二组不太倾向于进入休眠状态,第三组完全无法进入休眠状态,第四组是具有中等休眠倾向的普通野生型蠕虫。
我们创建了一个实验,所有这些群体都与一个共同的竞争物种——另一种名为“蠕虫”的蠕虫进行竞争。布里格塞– 适用于不同环境下的食物。
然后,我们利用这些实验的数据进行了数百万次计算机模拟,以确定从长远来看,一个物种是否会导致另一个物种灭绝,或者它们是否可以在不同的环境条件下共存。
物种间的休眠和竞争
我们发现,当物种更倾向于休眠时,竞争物种可以在更广泛的环境条件下共存。
当我们模拟波动的环境条件时,休眠投入较高的物种能够在更广泛的温度范围内与竞争对手共存。
这个结果是理论上的预测,但这是一个令人兴奋的结果,因为该预测很难检验。我们使用的实验系统具有巨大的潜力,可用于进一步探讨休眠在物种持久性中的作用。
我们的研究结果还提出了一个重要问题:具有休眠形式的物种是否能够更好地适应世界目前正在经历的巨大环境波动?能够避免热浪和干旱的生物很可能为这个前所未有的全球变化时代做好更充分的准备。
我们希望在下一阶段的研究中开始寻找答案:将我们在实验室中看到的动态与现实世界中植物、动物和微生物的休眠联系起来。