เธอพบกุญแจสู่ระบบนิเวศในเซลล์ที่ขโมยมาจากผู้อื่น

ธรรมชาติ ฟันและกรงเล็บสีแดงเต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตที่กินเพื่อนบ้านเพื่อก้าวไปข้างหน้า แต่ในระบบที่ศึกษาโดยนักนิเวศวิทยาเชิงทฤษฎี ฮอลลี่ โมลเลอร์ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยา วิวัฒนาการ และชีววิทยาทางทะเลแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา กล่าวว่า การบริโภคกลายเป็นส่วนหนึ่งของผู้บริโภคในรูปแบบที่น่าแปลกใจ

Moeller ศึกษากลุ่มโพรทิสต์เป็นหลัก ซึ่งเป็นจุลินทรีย์เซลล์เดียวประเภทกว้างๆ เช่น อะมีบาและพารามีเซีย ซึ่งไม่จัดอยู่ในประเภทสัตว์ พืช และเชื้อราที่มองเห็นด้วยตาเปล่า สิ่งที่ทำให้เธอทึ่งที่สุดคือความสามารถของผู้ประท้วงบางคนในการร่วมมือกันเลือกส่วนต่างๆ ของเซลล์ที่พวกเขาเป็นเหยื่อ ติดอาวุธด้วยชิ้นส่วนเหยื่อที่ยังใช้งานได้เหล่านี้ ผู้ประท้วงสามารถขยายไปยังที่อยู่อาศัยใหม่และเอาชีวิตรอดในที่ที่พวกเขาไม่สามารถทำได้มาก่อน

การเฝ้าดูสิ่งเหล่านี้ทำให้ Moeller มีมุมมองที่โดดเด่นเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของระบบนิเวศในปัจจุบันและพลังทางวิวัฒนาการที่สร้างพวกมันขึ้นมา การขโมยออร์แกเนลล์ของผู้ประท้วงอาจดูแปลกประหลาด แต่ไมโตคอนเดรียในเซลล์ของเราระบุว่าเราเป็นผลิตภัณฑ์ของการได้มาซึ่งเมแทบอลิซึมแบบเดียวกันโดยบรรพบุรุษสมัยโบราณของเรา

“ในแง่กว้างที่สุด คำถามเหล่านี้คือคำถามเกี่ยวกับเวลาและวิธีที่สิ่งมีชีวิตเชี่ยวชาญ และวิธีที่พวกมันสามารถทำลายความเชี่ยวชาญนั้นโดยการเข้าถึงสิ่งใหม่” เธอกล่าว "สำหรับฉัน งานนี้ตอบคำถามเกี่ยวกับวิธีที่สิ่งมีชีวิตขยายช่องนิเวศวิทยาของพวกมัน การได้มาซึ่งสิ่งเหล่านั้นสามารถคงอยู่อย่างถาวรได้อย่างไร และนั่นหมายความว่าเมแทบอลิซึมจะกระโดดข้ามปลายกิ่งของต้นไม้แห่งชีวิตได้อย่างไร"

ควอนตั้ม พูดคุยกับ Moeller ทางโทรศัพท์เกี่ยวกับอาชีพของเธอ งานวิจัยของเธอเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมที่ได้มาและนิเวศวิทยาเชิงทฤษฎี บทสัมภาษณ์ได้รับการย่อและแก้ไขเพื่อความชัดเจน

คุณเป็นที่รู้จักกันดีในแวดวงนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการจากผลงานของคุณเกี่ยวกับ "เมแทบอลิซึมที่ได้มา" นั่นคือคำที่คุณคิดขึ้นมา?

ไม่ได้ตั้งใจ. ฉันหมายถึงส่วนต่าง ๆ ของเมแทบอลิซึมของคุณที่ไม่ได้เข้ารหัสในจีโนมของคุณเอง คุณเข้าถึงพวกมันได้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งโดยการเชื่อมโยงกับสายพันธุ์อื่น

ซึ่งรวมถึงรูปแบบต่างๆ ของ symbiosis แต่ก็มากกว่านั้น นอกจากนี้ยังรวมถึงสิ่งต่างๆ เช่น การได้มาซึ่งคลอโรพลาสต์ ออร์แกเนลล์ยูคาริโอตสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง จากเหยื่อที่กินเข้าไป และแม้แต่การถ่ายโอนยีนในแนวนอน โดยที่ยีนเดียวหรือยีนเมแทบอลิซึมทั้งหมดจะถูกดึงออกจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกยีนหนึ่ง

ฉันได้รับการฝึกฝนให้เป็นนักนิเวศวิทยาชุมชน ดังนั้นฉันจึงสนใจอย่างมากเกี่ยวกับบทบาทของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ และวิธีที่โพรงเหล่านั้นขยายและหดตัวภายในช่วงชีวิตของพวกเขา การศึกษาเมแทบอลิซึมที่ได้มานั้นให้ความรู้สึกเป็นธรรมชาติเพราะมันเกี่ยวข้องกับวิธีที่สิ่งมีชีวิตสามารถขยายช่องของพวกมันได้

สิ่งที่มนุษย์มีกับแบคทีเรียในลำไส้ของเราได้รับเมแทบอลิซึมหรือไม่?

ฉันคิดว่านั่นเป็นตัวอย่างที่ดี ความสามารถมากมายของเราในการกินแหล่งอาหารที่หลากหลายและเมแทบอลิซึมของอาหารเหล่านั้นก็มาจากแบคทีเรียเหล่านั้น วิตามินและปัจจัยร่วมที่สำคัญบางอย่างที่เราต้องการ เช่น วิตามินเค ผลิตโดยจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของเรา เราพึ่งพาความร่วมมือเหล่านี้เป็นอย่างมาก

อะไรทำให้คุณเข้าสู่สายการวิจัยนี้

คุณรู้ไหมว่าแบคทีเรียมักจะเคลื่อนที่ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า พวกเขาทำตามสัญลักษณ์ทางเคมีบางอย่างเพื่อไปยังทรัพยากร แต่เมื่อสัญญาณหายไป พวกเขาจะหยุด หมุน และออกไปในทิศทางสุ่ม ฉันคิดว่านี่เป็นความจริงสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายคนเช่นกัน รวมถึงฉันด้วย เรามักจะทำตามจมูกของเราและไล่ตามสิ่งที่เราตื่นเต้น และบางครั้งก็พาเราไปในที่ที่คาดไม่ถึง

ฉันโชคดี. พ่อแม่ของฉันทั้งคู่ฝึกฝนให้เป็นนักวิทยาศาสตร์ และถึงแม้ทั้งคู่จะไม่ได้ทำงานเป็นอาชีพเลยในขณะที่ฉันโตขึ้น แต่ฉันรู้ว่าการวิจัยเป็นทางเลือกทางอาชีพ ฉันยังโชคดีมากในการศึกษาระดับปริญญาตรีที่ Rutgers University เพราะฉันมีอาจารย์ที่สนใจและเชื่อมโยงฉันกับอาจารย์ที่ทำวิจัยเกี่ยวกับจุลินทรีย์ในทะเล นักวิทยาศาสตร์ที่ฉันทำงานด้วยเป็นครั้งแรก พอล ฟัลโคว์สกี้มีความสนใจที่หลากหลาย แต่สิ่งหนึ่งที่เขากำลังศึกษาอยู่ในขณะนั้นคือวิธีที่คลอโรพลาสต์แพร่กระจายไปรอบ ๆ ต้นไม้แห่งชีวิต

นี่คือจุดเริ่มต้นของความสนใจในการเผาผลาญอาหารของฉัน ฉันพบว่ามันน่าทึ่งมาก ความคิดที่ว่าสิ่งที่ฉันเรียนรู้จากหนังสือเรียนเกี่ยวกับคุณสมบัติของพืชนั้น แท้จริงแล้วเป็นสิ่งที่พวกเขาได้รับเมื่อสองสามพันล้านปีก่อนโดยการกินแบคทีเรียเข้าไป และสิ่งนี้เกิดขึ้นหลายครั้ง ฉันเริ่มทำงานกับพอลและ แมตต์จอห์นสันซึ่งเป็นเอกสารหลังปริญญาเอกของเขาในตอนนั้น เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่ขโมยคลอโรพลาสต์ในปัจจุบัน และสิ่งที่พวกเขาอาจบอกเราเกี่ยวกับกระบวนการวิวัฒนาการนี้

ฉันชอบความคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตสามารถเริ่มต้นชีวิตได้โดยไม่มีคลอโรพลาสต์ แล้วเลือกขึ้นมา

ใช่ไหม ลองนึกภาพถ้าเรากินสลัดเป็นมื้อเที่ยง แล้วจู่ๆ แขนเราก็เขียว! ตอนนี้ฉันอาศัยอยู่ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ — ฉันสามารถเดินไปมาระหว่างชั้นเรียนและได้รับพลังงานทั้งหมดที่ต้องการ แม้ว่าฉันจะชอบทานมื้อเที่ยง แต่ฉันก็ไม่แน่ใจว่าจะอร่อยจริงไหม

ในหลายกรณี สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ที่ได้รับคลอโรพลาสต์ค่อนข้างผูกพันกับการสังเคราะห์ด้วยแสง บางชนิดที่เราพัฒนาจะตายหากสังเคราะห์แสงไม่ได้ ดังนั้นพวกมันจึงไม่สามารถอยู่รอดได้หากไม่สามารถหาเหยื่อที่จะขโมยคลอโรพลาสต์ได้ เป็นความอยากรู้อยากเห็นเชิงวิวัฒนาการสำหรับฉันที่พวกเขาสนับสนุนตัวเองในมุมนี้

สปีชีส์เหล่านี้ต้องขโมยคลอโรพลาสต์ต่อไปเพราะในที่สุดพวกมันจะสลายไปหรือไม่?

โดยทั่วไปใช่ อย่างไรก็ตามสายเลือดที่ขโมยคลอโรพลาสต์เหล่านี้แตกต่างกันไปตามความสามารถในการรักษาคลอโรพลาสต์ ในกลุ่มของ ciliates ทางทะเลที่เราทำงานอยู่นี้เรียกว่า เมโซดิเนียมบางสายเลือดไม่ขโมยคลอโรพลาสต์เลย บางคนขโมยพวกเขาและวิ่งลงไปที่พื้นอย่างรวดเร็ว และตัวอื่นๆ ขโมยพวกมันแต่ยังขโมยนิวเคลียสที่ใช้งานได้จากเหยื่อของพวกมันด้วย ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถสร้างคลอโรพลาสต์ได้มากขึ้น

อุปมาอุปไมยที่ฉันชอบก็คือคนที่ไม่ขโมยคลอโรพลาสต์ก็เหมือนเด็กที่มีความประพฤติดีที่ไม่เคยขโมยรถ คนอื่นขโมยรถเพื่อขี่สนุก ชนเข้ากับต้นไม้และทิ้งมันไว้ แต่ก็มีบางคนที่ขโมยรถแต่ยังรวมถึงคู่มือสำหรับเจ้าของรถด้วย และพวกเขาสร้างร้านช่างเพื่อดูแลทรัพย์สินที่ถูกขโมยอย่างดี

มีสเปกตรัมทั้งหมดนี้ และเนื่องจากพวกมันเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด เราจึงถามได้ว่าอะไรคือความแตกต่างทางวิวัฒนาการระหว่างสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ที่เอื้อต่อการเปลี่ยนแปลง

พวกเขาเคยสืบทอดคลอโรพลาสต์จากเซลล์ต้นกำเนิดหรือไม่? ถ้าเซลล์แบ่งตัวเพื่อสืบพันธุ์ คลอโรพลาสต์จะไม่ส่งต่อด้วยหรือ?

บางคนทำ ในบางสายเลือด เมื่อเซลล์แบ่งตัว เซลล์จะแบ่งส่วนที่จัดสรรคลอโรพลาสต์ระหว่างกัน เพื่อฟื้นฟูและเติมเต็มคลอโรพลาสต์ พวกมันจำเป็นต้องขโมยพวกมันด้วยการกิน

แต่เซลล์ที่เก็บนิวเคลียสที่ถูกขโมย – คู่มือการใช้งานที่ถูกขโมย – สามารถทำให้คลอโรพลาสต์แบ่งตัวไปพร้อมกับส่วนที่เหลือของเซลล์ได้ นิวเคลียสดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่พวกเขายังต้องกิน เมื่อพวกมันจับเซลล์เหยื่อได้ พวกมันจะไปเกาะกับคลอโรพลาสต์ของมัน ทำไมล่ะ? แต่ดูเหมือนว่าสิ่งที่สำคัญจริงๆ ก็คือพวกมันได้รับนิวเคลียสใหม่

เป็นไปได้อย่างไรที่ ciliates จะได้รับพลังงานจากเครื่องจักรเซลลูล่าร์ของคนอื่น?

นั่นเป็นคำถามที่น่าสนใจจริงๆ เมื่อบางส่วนของ เมโซดิเนียม ciliates กิน พวกมันลอกเซลล์เหยื่อส่วนใหญ่ออกไป กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนแสดงให้เห็นว่าคลอโรพลาสต์ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่พวกมันยังคงอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ที่ระลึกของเหยื่อ จากนั้นซีลิเอตก็มีเยื่อหุ้มของมันเองรอบๆ สิ่งเหล่านั้น เพราะซีลิเอตจะติดเซลล์ของเหยื่อเข้าไปในแวคิวโอล [ถุงเยื่อหุ้มเซลล์] เมื่อมันกินเข้าไป

เราไม่รู้จริง ๆ ว่าโมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านระบบหลายเมมเบรนนี้ได้อย่างไร นั่นคือสิ่งที่เรากำลังพยายามเจาะลึกโดยติดตามว่าโปรตีนกำลังไปที่ใด

คำถามเชิงวิวัฒนาการนี้ช่วยคุณตอบได้อย่างไร

เมื่อเราสอนการสังเคราะห์ด้วยแสงในโรงเรียน ส่วนใหญ่เราจะเน้นไปที่พืชบก ซึ่งบรรพบุรุษของพวกมันได้รวบรวมคลอโรพลาสต์เมื่อ 2 พันล้านปีก่อน เมื่อพวกมันเลี้ยงไซยาโนแบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระให้กลายพันธุ์เป็นเอนโดซิมไบโอต

แต่เมื่อเราดูแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทรและระบบน้ำจืด ภาพจะซับซ้อนกว่ามาก เรามักจะดูสิ่งมีชีวิตที่มีสิ่งที่เรียกว่า คลอโรพลาสต์ทุติยภูมิ ซึ่งหมายความว่าในประวัติวิวัฒนาการ พวกมันได้รับคลอโรพลาสต์จากสิ่งอื่น บางครั้งคุณยังเห็นหลักฐานของคลอโรพลาสต์ระดับตติยภูมิ ซึ่งสิ่งมีชีวิตได้รับคลอโรพลาสต์ที่ถูกพรากไปจากเซลล์ที่สาม เราคิดว่าเหตุการณ์ endosymbiosis ทุติยภูมิและตติยภูมิเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างน้อยครึ่งโหลครั้ง และนั่นทำให้เกิดความหลากหลายของแพลงตอนพืชยูคาริโอต

การเปลี่ยนจากการเป็นสิ่งที่มีเฮเทอโรโทรฟิกไปสู่สิ่งที่สังเคราะห์แสงได้สูงเป็นอย่างไร คุณต้องเปลี่ยนแปลงอะไรบ้างในสรีรวิทยาของคุณ? คุณสามารถอยู่รอดได้ที่ไหน? ต้องมีการไล่ระดับสีแบบ Natural Selection อะไรบ้าง? การศึกษาของ เมโซดิเนียม ให้ข้อมูลเชิงลึกแก่เราว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นอย่างไร

เมแทบอลิซึมที่ได้รับช่วยให้สิ่งมีชีวิตก้าวไปข้างหน้าหรือไม่?

ในบทความที่เราเผยแพร่เมื่อต้นปีนี้ เราศึกษาสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้โดยการอาศัยสาหร่ายเอนโดซิมไบโอติก เป็นทั้งเมแทบอลิซึมที่ได้มาและซิมไบโอซิส คุณสามารถเปิด ciliates น้ำจืดเหล่านี้ได้ พารามีเซียมเบอร์ซาเรีย และแยกสาหร่ายออกแล้วสาหร่ายก็จะอยู่และเติบโตได้เองอย่างมีความสุข

พารามีเซียเหล่านี้เป็นเหมือนหยดสีเขียวฝอยเล็กๆ ที่หมุนวนอยู่ในจานเพาะเชื้อ เราเริ่มมองหาว่าความสามารถในการแข่งขันของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความพร้อมของแสงอย่างไร ถ้าพวกมันได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ยิ่งมีแสงแดดมากเท่าไหร่ พวกมันก็ควรได้รับพลังงานมากขึ้นสำหรับการเติบโต เราคิดว่านั่นจะขยายขีดความสามารถในการแข่งขันกับสายพันธุ์อื่น ๆ

ฉันมีนักศึกษาระดับปริญญาตรีที่มีพรสวรรค์อย่างเหลือเชื่อ เวโรนิก้า ซูซึ่งเป็นผู้ทดสอบความคิดนั้น เรามีตู้บ่มเพาะที่มีแสงไฟและขวดเล็ก ๆ ของวัฒนธรรมที่เติบโตในระดับแสงที่แตกต่างกัน ทุกๆ สองวัน เวโรนิกาเก็บตัวอย่างพืชและหยดลงในจานเพาะเชื้อ จากนั้นเธอก็นับจำนวนซิลิเอตชนิดต่างๆ ในแต่ละหยด

แต่ถึงแม้จะไม่ได้นับจำนวนที่แน่นอน คุณก็สามารถเห็นได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ว่าซิลิเอตสีขาวโปร่งแสงที่ไม่ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดหายไป ในขณะที่พารามีเซียสีเขียวสดใสเพิ่มขึ้นทั้งหมด คุณสามารถเห็นการแข่งขันเล่นต่อหน้าต่อตา

เวโรนิกาแสดงให้เห็นว่าเมื่อแสงเพิ่มขึ้น ความสามารถในการแข่งขันของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยโฮสต์สาหร่ายก็เช่นกัน จากนั้นการนับจำนวนเซลล์ทำให้เราเข้าใจข้อมูลที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้

ดังนั้นการนับจำนวนเซลล์เหล่านี้และสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสิ่งที่เกิดขึ้นจึงเป็นส่วนสำคัญของสิ่งนี้

ใช่ เมื่อเราดำเนินการทดสอบเหล่านี้ มีการนับจำนวนมาก เพื่อนร่วมงานของฉัน แคโรไลน์ ทัคเกอร์ พูดตอนเราเรียนป.ตรีด้วยกันว่า “คุณรู้ไหม ระบบนิเวศเป็นเพียงศาสตร์แห่งการนับ” ตอนนั้นฉันค่อนข้างไม่พอใจคำพูดของเธอ แต่เธอก็ไม่ผิด

มีส่วนหนึ่งของฉันที่จะคิดเสมอว่าไม่มีอะไรทดแทนการนั่งกับสิ่งมีชีวิตในการศึกษาของคุณและตกหลุมรักมันเล็กน้อยในห้องทดลองหรือนอกภาคสนาม เมื่อนั่งอยู่ในห้องมืด จ้องมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ คุณรู้สึกเหมือนสัมผัสได้ถึงบุคลิกของสายพันธุ์ต่างๆ เหล่านี้ พารามีเซียบางชนิดมีลักษณะเป็นสีขาวเงินและมีรูปร่างคล้ายหยดน้ำตา และโปร่งแสงมากเพราะไม่มีสาหร่ายสังเคราะห์แสง เมื่อพวกมันอยู่ในกระติกน้ำใหม่เอี่ยมที่มีแหล่งแบคทีเรียมากมาย พวกมันจะเดินวนไปวนมาอย่างช้าๆ แต่เมื่อการทดลองดำเนินต่อไป คุณจะพบว่าพวกมันหิวต่อหน้าต่อตาและพวกมันก็เริ่มว่ายน้ำเร็วมาก และคุณสามารถทำการสังเกตเพื่อนำไปสู่การค้นพบเพิ่มเติม

ความสามารถในการรวมการทดลองในห้องปฏิบัติการเข้ากับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำให้ฉันต้องซื่อสัตย์และชัดเจนในสิ่งที่ฉันคิดว่ากำลังเกิดขึ้น เราหมายถึงอะไรโดย "การได้มา" ของการเผาผลาญอาหาร? เซลล์ได้รับทรัพยากรอะไรบ้างจากการโฮสต์การสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งนี้ส่งผลต่อความสามารถในการแข่งขันอย่างไร?

ตอนนี้เรามีแบบจำลองที่เรารู้ว่าเมแทบอลิซึมที่ได้รับสามารถเปลี่ยนความสามารถในการแข่งขันได้อย่างไร และนั่นก็ไม่ได้หมายความเพียงแค่การสังเคราะห์ด้วยแสงที่ได้มาเท่านั้น แต่สำหรับการได้มาซึ่งเมแทบอลิซึมอื่นๆ ด้วยเช่นกัน รายละเอียดตรงที่เราเสียบเข้ากับรุ่นอาจมีการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระบบ แต่เรามีกรอบที่จะใช้

เราได้พูดคุยเกี่ยวกับข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่สามารถมาจากการเผาผลาญที่ได้รับ แต่มีข้อเสียในการเข้าควบคุมการเผาผลาญของคนอื่นหรือไม่?

อย่างแน่นอน. มีทฤษฎีที่ว่าไมโทคอนเดรียของเรา ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์เมตาบอลิซึมอีกชนิดหนึ่งที่เราได้รับจากเอนโดซิมไบโอซิส เป็นสาเหตุที่เราอายุมากขึ้น

ด้วยเหตุนี้ เราจึงมีส่วนร่วมในการเผาผลาญแบบแอโรบิก โดยใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตและโมเลกุลอื่นๆ เพื่อเป็นพลังงาน แต่ตัวทำปฏิกิริยาที่ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ผลิตขึ้นก็อาจออกซิไดซ์และทำให้ดีเอ็นเอในร่างกายของเราเสื่อมโทรมได้เช่นกัน สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่อันตรายหากนำไปติดกับสารพันธุกรรมของคุณ

สิ่งหนึ่งที่บางครั้งเราเห็นในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ที่ขโมยคลอโรพลาสต์ก็คือ พวกมันมีกลไกป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระจำนวนมาก ซึ่งช่วยให้พวกมันจัดการกับคลอโรพลาสต์ได้ การมีคลอโรพลาสต์อาจทำให้เกิดอันตรายได้หากอยู่ในที่แสงจ้า โดยทั่วไปคุณสามารถถูกแดดเผาได้ สิ่งหนึ่งที่แสดงโดย ซูซานน์ สตรอมนักวิทยาศาสตร์ในรัฐวอชิงตันแห่งมหาวิทยาลัยเวสเทิร์น วอชิงตัน กล่าวว่า เมื่อสิ่งมีชีวิตกินเซลล์ที่มีคลอโรพลาสต์ พวกมันมักจะย่อยพวกมันได้เร็วขึ้นเมื่อมีแสงมากขึ้น อาจเป็นเพราะแสงช่วยสลายคลอโรพลาสต์ แต่อาจเป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตนี้กำลังคิดว่า "ฉันกำลังเล่นกับไฟที่นี่ ฉันต้องกำจัดมัน”

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจเกี่ยวกับประเภทของสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจอาศัยอยู่เมื่อพวกมันเริ่มเกาะติดกับคลอโรพลาสต์ ฉันสงสัยว่าน่าจะเป็นสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย เพราะหากการย่อยอาหารของคุณขึ้นอยู่กับแสง แสงที่ต่ำกว่าจะทำให้การย่อยช้าลง และลดอันตรายที่คลอโรพลาสต์อาจทำ คุณสามารถจัดการได้อีกเล็กน้อย และ เมโซดิเนียม เป็นสายพันธุ์ที่มีแสงน้อยอย่างแน่นอน แต่นั่นเป็นเรื่องเล็กน้อยมาก เราต้องการหลักฐานอีกมาก แต่แน่นอนว่ายังมีสิ่งที่รักษาคลอโรพลาสต์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้าด้วยเช่นกัน

ฉันสังเกตเห็นใน Twitter ของคุณว่าคุณกำลังนับรากต้นไม้เป็นจำนวนมาก เกี่ยวอะไรกับงานนี้อีก?

สิ่งหนึ่งที่ฉันชอบเกี่ยวกับการเป็นนักนิเวศวิทยาเชิงทฤษฎีคือฉันสามารถตะลุยในระบบต่างๆ มากมาย

นั่นเป็นอีกแง่มุมหนึ่งของเมแทบอลิซึมที่ได้มาซึ่งเรากำลังดำเนินการอยู่ ดังนั้นเราจึงพูดถึงการขโมยเครื่องจักรเมแทบอลิซึมจากสิ่งมีชีวิตอื่น แต่ยังมีการทำงานร่วมกันของเมตาบอลิซึม คือการได้มาซึ่งเมแทบอลิซึมผ่านการเป็นหุ้นส่วนที่ใกล้ชิดระหว่างสิ่งมีชีวิตสองชนิด อย่างที่เราทราบกันดีว่าธุรกิจของต้นไม้คือการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ในการสังเคราะห์แสง ต้นไม้ต้องการสารอาหารและน้ำจากดิน และปรากฎว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบนิเวศเขตอบอุ่น พวกเขาเข้าถึงทรัพยากรเหล่านี้ได้โดยการร่วมมือกับเชื้อรา เห็ดเอคโตไมคอไรซา เห็ดเหล่านี้เป็นเชื้อราที่อาศัยอยู่ใต้พื้นดินเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าบางครั้งพวกมันจะเพาะเห็ดที่อร่อยจริงๆ และบางครั้งก็มีพิษด้วย เชื้อราอยู่ร่วมกับต้นไม้ เชื้อราเก่งในการเก็บเกี่ยวสารอาหารจากดิน และต้นไม้ให้น้ำตาลจากการสังเคราะห์แสง ดังนั้นพวกมันจึงสามารถเกื้อกูลซึ่งกันและกันได้

การทำงานร่วมกันของเมตาบอลิซึมนี้ช่วยให้ต้นไม้สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันทุกประเภทและขยายช่องนิเวศวิทยาของพวกมัน ต้นไม้สามารถเป็นหุ้นส่วนกับเชื้อราบางชนิดที่ดีสำหรับสภาพแวดล้อมหนึ่งๆ และกับเชื้อราที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เราคิดว่าสิ่งนี้ทำให้ต้นไม้สามารถดำรงชีวิตท่ามกลางสภาพแวดล้อมที่หลากหลายได้มากกว่าการอยู่ลำพัง

มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับไมโครไบโอม แต่เราลืมไปว่ามันต้องเป็นเรื่องยากมากที่จะให้ความสัมพันธ์ทั้งหมดกับจุลินทรีย์ในตอนเริ่มต้น

ใช่ทั้งหมด ขณะที่เราได้รับข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้นจากการหาลำดับ เราพบว่าเกือบทุกอย่างมีไมโครไบโอมบางชนิด แม้ว่ามันจะอาศัยอยู่ภายนอกก็ตาม ใครเป็นผู้ควบคุมวิวัฒนาการของใคร คุณรู้หรือไม่? บางทีเราอาจต้องรับมือกับข้อเท็จจริงที่ว่าความกล้าของเรากำลังจะตกเป็นอาณานิคมของแมลง และเราก็ทำมันให้ดีที่สุด

นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันคิดว่าการศึกษาเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมที่ได้มานั้นน่าสนใจมาก คุณกำลังศึกษาสิ่งมีชีวิตที่ทำการซื้อกิจการเหล่านี้ในปัจจุบัน คุณได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีที่พวกเขาจัดการกับระบบนิเวศในอดีต แรงกดดันในการคัดเลือกเป็นอย่างไรและอื่นๆ

ฉันรู้สึกว่าระบบนิเวศเชิงทฤษฎีกำลังระเบิดเมื่อเร็ว ๆ นี้

ฉันคิดว่ามันเป็นที่นิยมมากในขณะนี้

ฉันคิดว่าส่วนหนึ่งของความสนใจในทางทฤษฎีที่เพิ่มขึ้นมาจากข้อมูลจำนวนมหาศาลที่เรามีในตอนนี้ เมื่อคุณมีข้อมูลกองพะเนินและกองพะเนิน คุณจะเข้าใจได้โดยการพัฒนาทฤษฎีที่เป็นเอกภาพเกี่ยวกับข้อมูลนั้น และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เป็นวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานั้น ฉันคิดว่านั่นเป็นสาเหตุที่นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเราสนใจหัวข้อเหล่านี้มากขึ้น หรือสนใจที่มหาวิทยาลัยในการว่าจ้างนักนิเวศวิทยาเชิงทฤษฎี มันเดือดลงไปถึง: เรามีข้อมูลจำนวนมหาศาล และเราพร้อมแล้ว