1990 年、北大西洋の漁師は 20 万トン以上のタラを漁獲しました。 1992 年にはほとんど捕獲できませんでした。崩壊により、何千人ものカナダの漁師と工場労働者が職を失い、北部のタラ漁業は回復していません。現在、実験室の酵母を研究している物理学者は、そのような崩壊がいつ差し迫っているのかを知る新しい方法を発見しました.研究者たちは、彼らの警告信号が、ストレスを受けた個体群を救うために漁業と野生生物の管理者が間に合うように行動するのに役立つことを願っています.
ウィスコンシン大学の生態学者であるスティーブン・カーペンターは、チームの研究は「新しい洞察につながる可能性がある」「非常に優れた論文」であると述べています。湖で同様の早期警報信号を研究したマディソン.
人口減少を防ぐ鍵は、トラブルの兆候を早期に発見することです。認識されている警告信号の 1 つは、異常なシステムは正常なシステムよりも障害からの回復に時間がかかることが多いということです。科学者はこれを「重大なスローダウン」と呼んでいます。たとえば、カーペンターと同僚は、捕食性の魚であるオオクチバスを追加した湖では、藻類のレベルが正常に戻るのが遅いことを発見しました。しかし、自然の中でこの減速を測定するには、何年にもわたるデータが必要になる可能性があります。これは、多くの漁業や野生動物の管理者が持っていない贅沢です。
Saccharomyces cerevisiae と入力してください 、通称ビール酵母。 2012 年 6 月、マサチューセッツ工科大学 (ケンブリッジ) の物理学者 Jeff Gore らは、これらの単細胞菌類の実験室集団で重大な減速を誘発したことを報告しました。ビール酵母細胞は、環境中の食べられない糖を食べられるものに分解します。つまり、個人は、特に高密度で、隣人の仕事から後押しされます。したがって、科学者は、それらを希釈することにより、人口にストレスを与えることができました.研究者らは、密度が低いと、増殖培地に大量の塩（酵母を傷つけたり殺したりする可能性がある）でショックを受けた後、個体群が以前のレベルに戻るまでに時間がかかることを発見しました。しかし、隔離されたラボのコロニーは非常に人工的なシステムです。実際の生態系では、生物は環境のある部分から別の部分に移動できます。
そのため、ゴアと同僚は新しい研究で、移動によって酵母集団を結び付けました。研究者たちは、プラスチック製のトレイ上で小さな円形のウェルの列に酵母コロニーのグループを成長させました.2列ではなく8列のミニチュア卵パックの下半分を想像してみてください.科学者たちは毎朝、各集団の 4 分の 1 を両側の井戸に移し、魚が湖のある地域から別の地域に泳ぐような自然な分散プロセスをシミュレートしました。次に、チームは各グループのウェルの 1 つの細胞を非常に低い密度に希釈し、「不良領域」と呼ばれるものを作成しました。研究者は次の週に各集団のサイズを測定し、悪い領域のストレスを受けた酵母の両側のコロニーも減少することを発見しました.しかし、井戸が 2 つ以上離れた個体群は健全なままでした。
その後、科学者たちはノックアウト打撃を与えました。彼らは残りのウェルで酵母細胞を希釈し始め、グループ全体を崩壊に近づけました.彼らは、悪い領域と健康な人口を持つ最も近い井戸との間の距離が2つの井戸から3つ以上に増加したことを発見しました.ゴアと彼の同僚は、この距離を「回復長」と呼んでおり、さまざまなレベルの適応度の生息地を持つ現実世界の環境で観察できると考えています。たとえば、管理者は、漁業に隣接する海洋保護区で魚の数を監視し、漁業の端から健康な魚の個体数が最も近い地域までの距離が増加した場合、漁業を削減できます。回復長は「この分野では提案されていない新しいカテゴリーの指標」であると、ゴア氏は言います。ゴア氏のチームは本日、Nature でその結果をオンラインで発表しました。 .
「この洞察の本当に優れた点は、フィールド条件に適用できることです」とカーペンターは言います。彼は、生態学者が放牧地や他の生態系の衛星画像を研究して、回復の長さの増加を探すことを想定しています。 Carpenter はまた、「実際の景観は、酵母培養の 1 次元勾配よりもはるかに複雑です」と述べていますが、Gore の研究室での実験は、彼のような生態系全体の研究ではしばしば不可能である、簡単な複製可能性と制御を追加します。 「酵母の実験は、この問題について考えるための新たな角度を与えてくれます」とカーペンターは電子メールに書いています。
ゴアにとって次のステップは、彼の結果から恩恵を受ける可能性のある人々に手を差し伸べることです。彼は最近、漁業やミツバチのコロニーなど、経済的および生態学的に重要なシステムに取り組んでいる科学者とのコラボレーションを開始しました。 「誰も私の微生物集団を崩壊から救いたいとは思っていません」と彼は認めます. 「私たちは本当に野生の個体群を救いたいのです。」