La naturaleza abunda en ejemplos de relaciones mutualistas. Piense en las abejas que polinizan las flores cuyo néctar nutre a las abejas, o el pez payaso que lucha contra los depredadores de anémonas que a su vez proporcionan hábitats para el pez payaso. Cada especie beneficia a la otra, y juntas sus posibilidades de supervivenciason mejores que si vivieran separados
Ahora los científicos del MIT han descubierto que tales relaciones mutualistas no siempre son inamovibles. Dependiendo de las condiciones ambientales, una vez que las especies simpaticas pueden convertirse en competidores, y en casos extremos, una especie puede incluso llevar a la otra a la extinción completa.
Al estudiar dos cepas de levadura similares, los investigadores descubrieron que este deterioro en las relaciones está marcado por múltiples transiciones en el grado de codependencia de la especie. Además, tales relaciones mutualistas tienden a romperse en entornos más "benignos", como los nutrientescondiciones ricas, en las que no se requiere que cada especie dependa únicamente de la otra para sobrevivir.
Los investigadores han publicado sus resultados en la revista PLOS Biología . El equipo está dirigido por Jeff Gore, profesor asociado de desarrollo profesional de Latham Family Career en Física e incluye a Tim Hoek, quien realizó la mayoría de los experimentos como pasante de investigación en el grupo de Física de Sistemas Vivos del MIT; Eugene Yurtsev, TommasoBiancalani y Jinghui Liu del mismo grupo; y Kevin Axelrod de la Universidad de Harvard.
rompiendo relaciones
En experimentos de laboratorio, Gore y sus colegas estudiaron las interacciones entre cepas de levadura normalmente mutualistas que se alimentan de forma cruzada, y cada una produce un aminoácido necesario para la otra.
Los investigadores suministraron cantidades gradualmente crecientes de nutrientes a la levadura y observaron cambios en la población de las cepas cultivadas juntas y separadas. Descubrieron que en condiciones pobres en nutrientes, ambas cepas funcionaron mejor juntas que solo, formando relaciones más mutualistas en las quecada cepa dependía en gran medida de la otra. Lo contrario era cierto en condiciones con más nutrientes abundantes: las cepas parecían empeorar juntas, con una cepa dominante que creció en tamaño mientras que la otra disminuyó y finalmente colapsó.
Curiosamente, a medida que la cantidad de nutrientes aumentó gradualmente, la relación entre las cepas, originalmente mutualista, pasó a través de múltiples fases antes de convertirse en competencia, e incluso la extinción de un compañero. Con solo una pequeña cantidad de nutrientes adicionales, las cepas se establecieronun "mutualismo obligado", en el que estaban obligados a coexistir para sobrevivir. Con más nutrientes, se apoderó de un "mutualismo facultativo", en el que las dos cepas podían sobrevivir por sí solas, pero lo hacían mejor juntas.nutrientes, esta relación dio paso al "parasitismo", en el cual una cepa prosperó mientras que la población de la otra se desplomó.
Finalmente, cuando los investigadores agregaron la mayor concentración de nutrientes a las cepas, observaron que la relación mutualista previamente de la levadura se rompió por completo: las cepas empeoraron al crecer juntas, con una cepa que compitió con la otra por los nutrientes, y finalmente condujo lacepa más débil hasta la extinción.
"Lo sorprendente es que, a menudo, cuando hablamos de estas interacciones entre especies, decimos: 'Oh, un pez payaso y una anémona es mutualismo, mientras que un león y un antílope son depredador-presa'. Hablamos de que estas especies se han arregladointeracciones ", dice Gore." Mientras que aquí vemos que estas cepas pasan por todos estos regímenes diferentes, simplemente cambiando una perilla ".
Una "superposición de nicho"
A partir de sus experimentos, los investigadores desarrollaron un modelo simple para predecir el tipo de relación mutualista que se desarrollaría entre las dos cepas, dada la forma en que sus poblaciones cambiaron con el tiempo.
"En mutualismo, vemos que primero, las abundancias de cada especie se vuelven iguales, 50-50, y luego el tamaño total de las poblaciones alcanza el equilibrio, mientras que en el régimen competitivo es al revés", explica Gore ".Entonces podemos determinar en qué régimen de interacción se encuentran las especies, en función de la dinámica de la especie ".
Sin embargo, puede haber un límite en la medida en que una relación mutualista puede romperse. Los investigadores señalan que las dos cepas de levadura que estudiaron eran genéticamente muy similares y tenían requisitos de recursos muy similares, alimentándose de nutrientes similares para mantenersevivo. Esta "superposición de nicho" puede predisponer a un par de especies genéticamente cercanas a separarse por completo en condiciones benignas y ricas en nutrientes, y en su lugar competir por los mismos recursos.
Los pares mutualistas como el pez payaso y las anémonas, o, de manera similar, las hormigas y los árboles de acacia, pueden ser lo suficientemente diferentes en sus requerimientos nutricionales que probablemente no terminen en un colapso completo.
"Creemos que el grado de superposición de nicho influirá en qué tan lejos del espectro de mutualismo-parasitismo llegarías, cuando el ambiente se vuelva benigno", dice Gore.
En última instancia, los resultados del grupo pueden ayudar a los científicos a comprender mejor las formas en que las interacciones en la naturaleza pueden cambiar con un entorno cambiante.
"Existe una idea general de que los entornos más desafiantes favorecen las interacciones de tipo mutualista", dice Gore. "Estos experimentos brindan más apoyo a la idea de que los mutualismos a menudo se descomponen o se vuelven más competitivos en entornos más benignos. Eso es algo que la gente tienevisto alguna evidencia en poblaciones naturales, pero este es un contexto agradable en el que podemos ver que sucede de una manera muy directa ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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