Fonte: articolo riportato dall'InternetUn paradosso della biodiversità spiegato con virus e batteriStudiando popolazioni di virus e batteri è stata trovatauna risposta all'apparente contraddizione tra l'idea evolutivadell'esclusione competitiva e una variabile ecologica notacome "uccidi il vincitore".
Illustrazione scientifica: un virus batteriofago infetta unbatterio iniettando in esso il suo DNA. | SHUTTERSTOCK
Se più specie sono in competizione per le stesse risorse,potremmo supporre che solo la più adatta possa soprav-vivere, spingendo su una traiettoria evolutiva differente(o addirittura, in rari casi, all'estinzione) le specie direttamenteconcorrenti.Questa idea, chiamata esclusione competitiva (competitive exclusion), ha però un problema: nella realtà non funzionacosì bene.Quello che vediamo nel mondo, laddove ci aspetteremmo unpredominio assoluto, è invece una grande biodiversità.Per risolvere quello che per la scienza è un paradosso, duericercatori, Chi Xue e Nigel Goldenfeld, dell'Istituto di biologiagenomica della Illinois University, hanno cercato di introdurrenel modello, che rappresenta un processo evolutivo, anche variabili ecologiche: in particolare, lo scenario definito uccidi il vincitore (Kill the Winner).
Nigel Goldenfeld e Chi Xue all'istituto di biologia genomicaCarle R. Woese: qui hanno applicato modelli matematiciall'evoluzione di popolazioni di virus e batteri. |UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA-CHAMPAIGNALTI E BASSI. Secondo questa idea, quando una specie aumenta adismisura, prima che possa causare la scomparsa o ladifferenziazione delle specie che sfruttano le stesserisorse, diventa un bersaglio facile per i predatori -che possono banchettare sulla specie più abbondante,lasciando più "spazio ecologico" alle altre specie.I ricercatori Chi Xue e Nigel Goldenfeld hanno messoalla prova questa teoria
analizzando con modelli matematici la lotta per la sopravvivenza.PREDE E PREDATORI. «Prendiamo ad esempio ceppi di batteri in competizione»,illustra Goldenfeld, «ognuno dei quali è preda di un virusspecifico: in questo scenario, non appena una particolarespecie batterica inizia a dominare l'ecosistema, il virus chepreda abitualmente quella specie avrà abbondanza di ciboe così prolifererà, abbattendo la popolazione di quel ceppobatterico.Dopo di ciò un'altra specie batterica potrebbe emergerecome la più numerosa per un certo tempo, fino a quandola sua popolazione non sarà a sua volta decimata dal virusche la preda. [...]In questo modo le varie specie attraversano cicli diabbondanza.» COME UN GAS. Per Goldenfeld, che ricopre anche il ruolo di direttore dell'istitutodi astrobiologia della Nasa, questo meccanismo rende possibilela coesistenza di specie in competizione impedendo al vincitoredi diventare "assoluto" e di sopraffare la concorrenza.La teoria dell'uccidi il vincitore era già ampiamente condivisa,ma non ancora trasposta accuratamente in linguaggio matematico.
Batteri sconosciuti all'esterno della ISS:
da dove arrivano? | NASAPer metterla alla prova i ricercatori hanno creato un modelloprobabilistico che tiene conto della competizione fra diversevarianti della stessa specie e della possibilità che alcune diesse si estinguano.Lo schema è relativamente semplice: come i modelli termo-dinamici descrivono il comportamento dei gas basandosisulle probabilità di collisioni di atomi e molecole, così questomodello descrive il comportamento di virus e batteri inbase alle loro "collisioni" casuali.SOPRAVVIVENZA E COESISTENZA. Il modello di Xue e Goldenfeld illustra anche un'altra possibilità:se, secondo una teoria consolidata, le popolazioni dovrebberodopo qualche tempo arrivare alla stabilità, i due ricercatorihanno scoperto che invece l'estinzione è un esito molto piùfrequente di quanto si pensi, perché le fluttuazioni dellepopolazioni potrebbero portare il numero di queste a zero(e quindi alla scomparsa). Ma allo stesso tempo i ricercatorisuggeriscono che l'evoluzione di sempre nuovi ceppi di prede,leggermente più adattati dei precedenti, porta alla "rincorsa"da parte dei predatori in quella che gli evoluzionisti chiamano"corsa agli armamenti".BATTERI EXTRATERRESTRI. Questa teoria e la sua rappresentazione matematica non sonoutili solo alla biologia marina, spiega Goldenfeld, ma anche perla ricerca di vita su mondi extraterrestri: «La diversità degliecosistemi, specialmente quelli microbici, è un fattore chiaveper comprendere la probabilità che la vita possa emergere alivello planetario non solo per sopravvivere, ma anche peressere rilevabile».Secondo Goldenfeld l'ecologia microbica marina sarà di primariaimportanza per l'astrobiologia, soprattutto alla luce delle scopertedi oceani d'acqua sotto la superficie dei satelliti
Europa ed
Encelado.«Comprendere i meccanismi fondamentali che guidano labiodiversità e caratterizzano gli ecosistemi terrestri, ci aiuteràa prevedere l'osservabilità della vita aliena su mondi che saranno
alla portata delle nostre sonde nei prossimi decenni.»10 GENNAIO 2018
