В экологии существует давняя концепция, объясняющая, как разные виды сосуществуют в одной экосистеме — отрицательный частотно-зависимый отбор (НЧЗО). Согласно этой идее, редкие виды получают преимущество перед более распространенными, что не позволяет ни одному виду полностью доминировать. Этот механизм работает в самых разных системах — от птиц на японских островах до раковых клеток в организме человека.
В классическом представлении, если экосистема однородна и популяции свободно перемешиваются, более редкий вид получает преимущество. Например, редкая птица может специализироваться на каком-то конкретном насекомом, которого достаточно для поддержания ее численности, но не хватает для более распространенного конкурента. Это позволяет редкому виду сохраняться в системе наравне с доминирующим.
Но в реальности экосистемы редко бывают однородными. Горы, дороги, городская застройка и другие барьеры разделяют популяции, не давая им свободно смешиваться.
Команда из университета Карнеги-Меллон (США) построила математические модели, в которых сравнивали два сценария. В первом редкий вид обладал эволюционным преимуществом (действовал НЧЗО). Во втором все виды находились в равных условиях. При этом популяции были изолированы и не могли свободно перемешиваться.
Результат удивил ученых: в фрагментированной среде преимущество редких видов не только не помогало им выживать, но, напротив, системы, где все виды были равны, сохраняли биоразнообразие дольше. Локальное преимущество, которое дает НЧЗО, не распространяется на изолированные друг от друга популяции.
Чтобы проверить выводы на реальных данных, исследователи обратились к наблюдениям за птицами на островах Рюкю в Японии. Анализ подтвердил модель: НЧЗО действительно работает на уровне отдельных островов, но преимущество редких видов не переносится на архипелаг в целом.
Понимание того, как пространственная структура влияет на биоразнообразие, имеет двойное значение. В охране природы это знание помогает оценить, насколько критично строительство коридоров, соединяющих фрагментированные территории. Миллионы долларов ежегодно тратятся на такие проекты, и исследование подтверждает их важность.
В медицине та же логика работает иначе. Внутри опухоли редкие раковые клетки могут выживать благодаря тому же механизму НЧЗО. Если бы опухоль была однородной и клетки свободно смешивались, редкие варианты имели бы меньше шансов на сохранение, что снизило бы эволюционный потенциал опухоли. Выводы специалистов опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии нового вида редких птиц в Японии.
