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네이처(Nature)에 게재된 브라질 및 기타 국가의 연구원들의 기사는 진화론과 네트워크 이론을 결합하여 종들이 대규모 상호주의적 네트워크에서 어떻게 공진화할 수 있는지 계산합니다.

19세기에 다윈의 자연 선택 이론 이후, 종 간의 상호 작용이 행성의 생물 다양성을 형성할 수 있는 반응을 일으킬 수 있다고 알려져 있습니다.

상호주의에 의한 공진화의 고전적인 예는 기생충과 그 숙주를 포함합니다. 첫 번째 공격이 새로운 형태의 공격을 발전시키면 두 번째 공격이 다른 유형의 방어를 개발하고 적응합니다. 그러나 많은 곤충에 의해 수분되는 식물과 같이 수백 종의 광범위한 상호 작용 네트워크에 관해서는 이 네트워크에서 어떤 효과가 공진화를 주도했는지 결정하기가 더 어렵습니다.

이러한 네트워크에서 서로 상호 작용하지 않는 종은 여전히 ​​간접적인 효과를 통해 종의 진화에 영향을 미칠 수 있습니다. 간접적인 영향의 예는 한 꽃가루 매개자에 의해 야기된 식물의 진화적 변화가 결국 다른 꽃가루 매개자의 진화적 변화로 이어집니다.

새로운 연구는 공진화에서 간접적인 상호작용의 무게를 처음으로 수량화하는 데 성공했습니다. 결론은 그 영향이 예상보다 훨씬 클 수 있다는 것입니다.

10월 18일자 저널에 게재된 연구에서 자연, 상파울루 대학교(USP), 캄피나스 주립 대학교, 캘리포니아 대학교, 도냐나 생태 스테이션, 취리히 대학교 등 5개 기관의 생태학자 및 생물학자 그룹이 진화론과 네트워크 이론을 결합하여 종의 공진화 방법을 계산했습니다. 대규모 상호주의 네트워크에서.

상파울루 주 연구 지원 재단(Fapesp)의 지원을 받은 연구원들은 상호 작용 네트워크를 분석하고 직접 및 간접 상호 작용의 효과를 분리하는 수학적 모델을 개발했습니다. 연구된 네트워크는 꿀을 수집하여 꽃을 수분시키는 꿀벌이나 다양한 식물 종의 과일을 소비하고 씨앗을 퍼뜨리는 새 사이의 상호 작용과 같은 위치에서 발생하는 상호 상호 작용을 설명합니다.

이 연구는 또한 급격한 환경 변화 상황에서 종의 적응과 취약성에 대한 중요한 결과를 제공합니다.

"이 접근법으로 얻은 결과는 서로 직접 상호 작용하지 않는 종 간의 관계가 종의 공진화에서 예상보다 더 큰 비중을 가질 수 있음을 시사합니다. 놀랍게도 간접적인 영향은 하나 또는 소수의 종과 직접 상호 작용하는 특수 종의 경우 더 큽니다. 예를 들어, 우리는 이 과정이 소셜 네트워크에 의해 매개되는 사람들의 행동 변화와 유사하다고 상상할 수 있습니다. 이러한 변화는 직접 함께 살지 않지만 상호 친구를 통해 알고 있는 사람들에 의해 발생하는 경우가 많습니다.

약 10종의 매우 작은 네트워크부터 300종 이상의 종이 상호작용하는 구조에 이르기까지 75개의 생태 네트워크가 분석되었습니다. 각 네트워크는 지구상의 다른 장소, 육상 및 해양 환경에서 발생합니다. 데이터를 수집하기 위해 Guimarães 외에도 Mathias Pires(Unicamp), Pedro Jordano(IEG), Jordi Bascompte(취리히 대학교) 및 John Thompson(UC-Santa Cruz)으로 구성된 팀은 이전에 각 네트워크의 상호 작용에 대해 설명했습니다.

팀은 데이터를 가지고 6가지 유형의 상리공생을 두 가지 주요 클래스로 분류했습니다. 친밀한 상생, 사실상 평생을 하나의 말미잘에서 보내는 아네모네와 흰동가리 사이의 상호 작용 사례, 수분과 같은 여러 파트너의 상생 꿀벌에 의해 수행되고 척추동물에 의한 종자 분산은 일반적으로 같은 장소에서 다른 종과 많은 상호 작용을 설정합니다.

그 결과는 종의 진화를 형성하는 데 직접적으로 상호작용하는 종만큼 비직접적으로 상호작용하는 종이 중요할 수 있음을 보여주었다. 그러나 직접 및 간접 상호 작용의 가중치는 상호주의 유형에 따라 다릅니다.

“동일한 네트워크에 있는 파트너 사이의 관계가 매우 밀접할 때(클라운피시와 말미잘 또는 나무 안에 사는 특정 종의 개미의 경우와 같이) 가장 중요한 것은 직접적인 상호 작용입니다. 이는 이러한 상호 작용 네트워크가 더 세분화되어 있기 때문입니다. 따라서 직접적인 효과가 전파되는 방법은 많지 않습니다. 상호 작용이 그렇게 가깝지 않을 때 간접적인 영향은 종의 진화에 직접적인 영향보다 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다.”라고 연구의 또 다른 저자인 Unicamp의 생물학 연구소의 Mathias Pires가 말했습니다.

종의 풍부한 종자 분산 네트워크로 수행된 시뮬레이션에서 전문 종에 대한 선택 효과의 30% 미만은 직접 파트너에 의해 주도된 반면 간접 종의 영향은 약 40%를 차지했습니다.

시간 문제

간접적인 관계의 영향에 대한 분명한 결과 중 하나는 급격한 환경 변화의 상황에서 종의 더 큰 취약성입니다. 간접적인 효과가 중요할수록 변화에 적응하는 과정이 느려질 수 있기 때문입니다.

“한 종에 영향을 미치는 환경 변화는 파급 효과를 일으켜 다른 종에도 확산되어 이에 대응하여 진화하여 새로운 선택 압력을 유발할 수 있습니다. 간접적인 효과는 상충되는 선택 압력을 생성할 수 있으며 종은 새로운 상황에 적응하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 이로 인해 이러한 종은 멸종에 더 취약해질 수 있습니다. 결국 환경 변화는 네트워크에 잠긴 종의 적응 능력보다 빠른 변화를 일으킬 수 있습니다.”라고 Guimarães가 말했습니다.

복잡한 네트워크에서 간접 효과를 정량화하는 것은 생태학뿐만 아니라 도전 과제입니다. 간접 효과는 인구의 유전 구조, 금융 시장, 국제 관계 및 문화적 관행에 영향을 미치는 과정의 기본 구성 요소입니다.

“우리가 개발한 이 방법을 사용할 때 흥미로운 점은 여러 영역에 적용할 수 있다는 것입니다. 상호 작용 네트워크 접근 방식은 학제 간이며 예를 들어 생태학의 특정 주제에 대한 질문에 답하기 위해 개발된 도구는 소셜 네트워크나 경제에 대한 질문을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

기사 간접 효과는 상호주의적 네트워크에서 공진화를 주도합니다. (doi:10.1038/nature24273), Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte 및 John N. Thompson이 다음에서 읽을 수 있습니다. 자연 (여기를 클릭하십시오).