В сельском хозяйстве широко признано, что поддержание генетического разнообразия имеет большое значение. В районах, где культурные растения более разнообразны, патогены могут убить некоторые растения, но с меньшей вероятностью уничтожат весь урожай.
Однако лишь немногие исследования были посвящены таким узкоспециализированным патогенам в естественных растительных сообществах. Считается, что в разнообразных растительных сообществах патогены поддерживают разнообразие, убивая обычные виды и освобождая место для редких. Но что происходит с разнообразием, если, как в сельском хозяйстве, патогены повреждают некоторые растения одного вида, но не все?
Исследовательская группа под руководством Йельского университета обнаружила, что саженцы деревьев менее эффективно растут в почве, расположенной ниже их материнского дерева, чем в почве, найденной под другой особью того же вида. Исключив другие потенциальные факторы, они пришли к выводу, что различия в росте, скорее всего, были связаны с микробными патогенами, специализирующимися на уровне генотипа. Теоретические модели показали, что такие узкоспециализированные патогены могут способствовать поддержанию разнообразия в древесных сообществах и способствовать увеличению распространения семян в эволюционных временных масштабах.
«Мы часто думаем о патогенах как о вредителях, - говорит Дженаль Эк, научный сотрудник Цюрихского университета и бывшая приглашенная аспирантка Йельской школы лесного хозяйства и экологических исследований (F&ES), - но мы обнаружив, что они играют ключевую роль в очень разнообразной экосистеме."
Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Старшим автором статьи была Лиза Комита, доцент кафедры экологии тропических лесов F&ES.
Для исследования Экк провел эксперимент в тени, посадив в горшки более 200 саженцев тропического дерева Virola surinamensis, выращенных из семян, собранных в тропических лесах Панамы. Почва для горшков была получена либо с материнского дерева саженцев, либо с других деревьев того же вида.
Исследователи показали, что разница в производительности сеянцев, растущих в «материнской» и «не материнской» почве, не была результатом различий в питательных веществах в почве или полезных симбиотических отношений с грибами, благодаря лабораторным исследованиям, проведенным в Йельский университет Камиллы Делаво '16 MESc., в настоящее время учится в докторантуре Канзасского университета.
Используя модели компьютерного моделирования, разработанные Саймоном Стампом, постдокторским сотрудником F&ES, группа обнаружила, что эти патогены могут способствовать сосуществованию видов и могут привести к увеличению рассеивания семян, что создает ландшафты, которые позволяют патогенам более эффективно способствовать разнообразию..
«Эти результаты свидетельствуют о том, что высокоспециализированные патогены являются потенциально важными, но в значительной степени игнорируемыми движущими силами популяции растений и динамики сообщества», - сказал Комита. «Наши результаты подчеркивают важность сохранения как видового, так и генетического разнообразия в тропических лесах».