【周刊】细菌成功入侵取决于进化差异还是生态差异？
作者：李婧璇，南京农业大学硕士在读。主要研究营养资源对根际有益菌群抑病力的影响。
全世界对微生物群落入侵的意识日益增加，但对入侵者和土著群落之间的进化差异和生态差异如何调节入侵及入侵所带来的影响知之甚少。针对入侵物种和土著群落的互作关系，本文使用8种自然环境下共存的物种作为土著微生物，使用Bacillus cereus，Serratia marcescens及Staphylococcus pasteuri作为入侵者，评估了菌株间的系统发育距离、生态位差异和相对适应性差异对入侵者入侵的成功率及其对土著微生物群落的影响。
文章基于以下两个生态学概念
一、达尔文归化假说，认为入侵者与土著物种之间的系统发育距离（Phylogenetic Distance, PD）相近，则两者会倾向于占据相似的生态位，导致入侵成功的概率较低，入侵者可能会对其“近亲”产生强烈的影响（图1a）。
二、当代共存理论，提出入侵者-土著物种的“生态位差异(Niche Difference, ND)”和“相对适应性差异(Relative Fitness Difference, RFD)”共同决定了入侵的结果。增加入侵者-土著物种的ND将增加入侵成功的机率，对土著群落的影响降低（图1b）；入侵成功率及其带来的影响都会随着入侵者对土著群落的适应性增强而增加（图1c）
图1 系统发育距离、生态位差异和相对适合性差异对入侵成功率及其给群落带来的影响。
一、系统发育距离对入侵和群落的影响
研究结果表明，在共108个群落中，S. pasteuri、B.cereus和S. marcescens分别入侵了37、94和108个群落。就系统发育距离而言，S.pasteuri的丰度随平均相对适应性差异（Mean RelativeFitness Difference，MRD）略有下降，而B. cereus和S. marcescens的丰度随MPD显著增加（图2a）。此外，除了B. cereus，S. pasteuri和S. marcescens对群落的影响随MPD增加而增加（图2b）。若同时考虑3个入侵者的入侵情况，则MPD与能否入侵或入侵者数量无关，但MPD略微影响了土著群落的结构（PMCMC = 0.025）。
图2 入侵者-土著群落系统发育距离对入侵和群落的影响。
二、生态位和相对适应性差异对入侵和群落的影响
ND和RFD能增加入侵者的成功率（除S. pasteuri外）（图3a、b）。ND和入侵者对土著群落的影响之间的关系因入侵者的种类而异，S. pasteuri和S. marcescens的入侵影响随ND增加，而B. cereus则降低（图3c）。入侵影响随着RFD显着增加，表明当入侵者表现出强大的适应性时，它们对群落的影响随之变大（图3d）。
图3 入侵者–土著群落生态位和相对适应性差异对入侵和群落影响
结果表明，对于这三种入侵物种而言，入侵者与土著群落的系统发育距离并不能很好地解释入侵成功及其带来影响，生态位差异要更能解释入侵的成功与否，而相对适应性差异则更好地解释了入侵带来的影响。
达尔文归化假说和当代共存理论多应用于植物和藻类相关的研究中，本文不仅仅关注了进化差异，也关注了生态差异，将达尔文归化假说中的系统发育距离以及当代共存理论中的生态位和适应性差异用于微生物生态中，阐明了不同差异指标对入侵的影响，有利于更好地解释入侵的机制。
参考文献：Niche and fitness differences determine invasion success and impact inlaboratory bacterial communities
DOI：10.1038/s41396-018-0283-x
期刊：The ISME Journal, September 2018
作者：Li Shaopeng et al.
关键词：微生物群落；系统发育距离；生态位差异；相对适应性差异；入侵