У некоторых организмов может быть интересная стратегия для долгосрочного выживания: переключение между двумя неустойчивыми формами поведения, которые, если их не контролировать, могут фактически заставить их стереть с лица земли свои собственные дома.
Это открытие, опубликованное в журнале eLife, может пролить свет на то, как некоторые виды, включая людей, могут выживать и даже процветать в суровых условиях и с ограниченными ресурсами окружающей среды.
Во время своего жизненного цикла организмы, такие как слизевики, переключаются между жизнью в качестве одиночных, свободно живущих особей (известных как «кочевники») и жизнью в колонии. Чтобы изучить преимущества этой адаптации, исследователи из Сингапурского технологического института и Йельского университета создали математическую модель, которую можно применить к таким организмам, меняющим поведение. Их модель предполагает, что стратегия может обеспечить выживание, даже если каждое поведение независимо приведет к вымиранию.
«Это пример нелогичного явления, называемого парадоксом Паррондо, когда две проигрышные партии, сыгранные в определенном порядке, могут неожиданно закончиться победой», - говорит первый автор Цзун Суан Тан, студент Йельский университет.
Предыдущие исследования продемонстрировали, что парадокс может возникнуть, когда организмы сталкиваются с непредсказуемой средой. Однако наше исследование показывает, что внешние изменения окружающей среды на самом деле не нужны организмам для проявления такого поведения - парадокс может также возникнуть, когда они образуют колонии, разрушающие их среду обитания».
Модель рассматривает ситуацию, когда кочевники живут относительно независимо и не подвержены влиянию конкуренции и кооперации, но подвергаются неуклонному вымиранию в плохих экологических условиях. Колонисты, с другой стороны, живут в непосредственной близости и подвержены как конкурентным, так и кооперативным эффектам. Они также могут со временем истощать ресурсы своей среды обитания, что приводит к их собственному вымиранию.
«Эти две проигрышные стратегии могут на самом деле привести к выживанию, потому что, когда организмы переходят от своей разрушительной колониальной формы к кочевому образу жизни, это позволяет восстановить среду обитания», - говорит старший автор Кан Хао Чеонг, доцент кафедры инженерии. Кластер в Сингапурском технологическом институте. «Как только численность колониального населения станет достаточно малой, ресурсы окружающей среды смогут восстановиться. Затем кочевники могут воспользоваться восстановленными запасами, вернувшись к колониализму».
Чеонг объясняет, что такое поведение переключения может быть вызвано различными механизмами. Например, высокомобильные кочевые организмы могут часто возвращаться в свою первоначальную колониальную среду обитания, тем самым определяя, достаточно ли высок уровень ресурсов для повторного заселения. Переключение поведения также может быть генетически запрограммировано, так что «непроизвольное» индивидуальное жертвоприношение в конечном итоге способствует долгосрочному выживанию вида.
«Возможность экологического парадокса Паррондо может найти широкое применение в области экологии и популяционной биологии», - говорит Чеонг.
Тан и Чеонг уже изучают способы адаптации своей модели к конкретным организмам и исследуют возможное эволюционное происхождение этого поведенческого феномена.