Что могут делать растения или животные, столкнувшись с суровыми условиями? Два варианта выживания кажутся наиболее очевидными: переехать в другое место или адаптироваться к окружающей среде.
Но у некоторых организмов есть еще и третий вариант. Они могут сбежать не через пространство, а через время, войдя в состояние покоя до тех пор, пока условия не улучшатся.
Как оказалось, покой может приносить пользу не только видам, которые его используют. В новом исследовании ученые обнаружили, что склонность к покою может влиять на баланс конкуренции между видами и давать возможность большему количеству видов выживать вместе при изменении окружающей среды.
Многие организмы используют покой как стратегию выживания. Например, медведи впадают в спячку зимой, а многие растения производят семена летом, которые покоятся в почве в течение холодных месяцев, прежде чем прорасти весной. В этих примерах организмы используют покой, чтобы избежать сезона, когда условия суровы.
Однако другие организмы могут оставаться неактивными в течение десятилетий, столетий или даже тысяч лет.
Самыми древними известными проросшими семенами растений являются 2000-летние семена иудейской финиковой пальмы.
Даже более древний растительный материал (хотя и не семена) был возвращен к жизни: плацентарная цветочная ткань возрастом более 31 000 лет, найденная в норе белки ледникового периода.
В новых исследованиях ученые сфокусировались на особом типе покоя у животных, называемом диапаузой, в котором организмы снижают свою метаболическую активность и сопротивляются изменениям условий окружающей среды. В этом состоянии животные обычно не едят и не двигаются.
Теоретически покой может позволить видам избежать неблагоприятных условий. Однако было трудно напрямую связать покой с выживаемостью данного вида.
Ученые попытались установить эту связь с помощью экспериментов с использованием вида нематодного червя, часто встречающегося в почве, называемого Caenorhabditis elegans. У этих червей генетический путь, который влияет на покой, хорошо изучен.
Ученые рассмотрели четыре группы червей. Первая группа была генетически более склонна к переходу в состояние покоя, вторая группа была менее склонна к переходу в состояние покоя, третья группа была полностью неспособна входить в состояние покоя, а четвертая группа была обычными дикими червями со средней склонностью к переходу в состояние покоя.
Исследователи провели эксперимент, в котором все эти группы конкурировали с общим видом-конкурентом — другим червем под названием C. briggsae — за пищу в различных средах.
Используя данные этих экспериментов, мы затем провели миллионы компьютерных симуляций, чтобы определить, приведет ли один вид к вымиранию другого в долгосрочной перспективе или они смогут сосуществовать в разных условиях окружающей среды.
Ученые обнаружили, что когда виды более склонны к покою, конкурирующие виды могут сосуществовать в более широком диапазоне условий окружающей среды.
При моделировании меняющихся условий окружающей среды виды с более высокой степенью спячки смогли сосуществовать с конкурентами в более широком диапазоне температур.
Этот результат предсказан в теории, но это захватывающий результат, поскольку предсказание было трудно проверить. Экспериментальная система, которую мы использовали, имеет большой потенциал и может быть использована для дальнейшего изучения роли покоя в выживании видов.
«Наши результаты также поднимают важный вопрос: будут ли виды, имеющие спящую форму, более устойчивыми к огромным колебаниям окружающей среды, которые мир переживает в настоящее время? Организмы, которые могут избегать волн тепла и засухи, вполне могут быть более подготовленными к этой эпохе беспрецедентных глобальных изменений. Мы надеемся начать выяснять это на следующем этапе наших исследований: связывая динамику, которую мы наблюдали в лаборатории, с состоянием покоя у растений, животных и микробов в реальном мире», - отметила соавтор исследования Натали Джонс из Университета Гриффита (Австралия).
