生态灭绝:细菌对人类的生态自杀
这个词是新的,但生态灭绝的做法已经持续了很长时间,在最多样化的生物中
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生态灭绝,也称为生态自杀,是一个术语,指的是由于自然资源的可用性和消费形式之间的不平衡而导致人口灭绝。生态灭绝最具代表性的例子是复活节岛的居民,他们因对赖以为生的自然资源管理不善而死亡。但是生态自杀也可能发生在其他物种的种群中。
许多动物能够改变它们的栖息地以致于破坏它。属细菌 类芽孢杆菌例如,显着降低其环境的 pH 值。当人口密度很高时,它们会使环境变得酸性,从而导致微生物群落快速彻底地根除。根据《自然》杂志发表的一项研究,这种现象发生在四分之一的被测细菌菌株中。
在 1930 年代,生态学的创始人之一 WC Allee 指出,对于许多物种来说,适应度随着种群密度的增加而增加。然而,后来的研究表明,情况似乎恰恰相反——低密度人口蓬勃发展,而高密度人口注定生态破坏。
更令人惊讶的是,人们认识到用于杀死细菌的物质——如药物中的抗生素,或食品保存中的盐和乙醇——实际上可以拯救这些细菌的数量并允许它们生长。
但是进化怎么会导致这种情况呢?
生态灭绝可能与更具威胁性的东西有关 - 进化自杀。人们认为,当环境发生变化并且无法适应时,物种就会灭绝。进化自杀是另一种解释,其中进化选择对个体有益的适应但对物种来说是致命的。该主题的研究人员认为,细菌可能已经进化为快速代谢营养物质,但会产生酸性副产品:在营养物质稀缺的环境中,这对个体有利,但当种群数量增加时,这会给群体带来问题密度增加。
作为人类,将这些例子理解为警告而不是对我们命运的预演将非常有帮助。通过污染空气或将有毒物质扔进水中,人类正在慢慢杀死自己,以及实验室中产生的一些细菌,它们的酸性分泌物最终使自己无法生存。
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除了导致物种灭绝的食物缺乏或自然资源枯竭之外,生态灭绝也可能由于物种或种群之间缺乏合作等原因而发生。生活在格陵兰岛的北欧人就是这种情况,他们拒绝与因纽特人、爱斯基摩人互动并向他们学习,他们在公元 984 年抵达格陵兰岛时与爱斯基摩人分享了这个岛屿,直到 15 世纪中叶他们的社会崩溃和消失了。。
加州大学生物地理学家贾里德·戴蒙德和这本书的作者 武器、病菌和钢铁,说他的学生问他复活节岛的居民怎么没有意识到发生了什么,以及当这个地方的最后一棵棕榈树被摧毁时他们说了什么。这种反思也适用于今天的人类行为,一位教授在 TED Talks 的演讲中反映:如果这些行为在过去看起来令人难以置信,他说,“在未来,我们今天正在做的事情将看起来令人难以置信”,指的是空气污染、气候变化和由少数精英群体的单纯经济利益驱动的短期选择而增加。
生态灭绝的现象并不新鲜,但研究很少。发表在《自然》杂志上的关于该属细菌的研究 类芽孢杆菌属 表明,当(在实验室中)用大量的糖和营养物质喂养时,它们会疯狂地进食并开始以荒谬的速度繁殖。问题是消化所有这些碳水化合物会产生副作用。
细菌内部发生的化学反应的酸性残留物很快开始积聚——它们就像在自己的粪便中游泳一样,因为它们是实验室中的隔离培养物。酸性 pH 值使环境不适合细菌本身,并且在不到 24 小时内,所有微生物都已死亡。
科学家们发现防止生态灭绝的唯一方法是使用吸酸化合物(缓冲剂)。一小部分缓冲液可使细菌存活 48 小时,而完全避免培养基酸化所需的量可使细菌保持活力,在这种情况下,当食物用完时它们会停止生长但不会死亡。在其他测试中,发现当食物供应减少时,细菌会在食物耗尽时进入冬眠状态,但仍然活着,因为它们不会产生足够的酸来自杀。
这似乎是矛盾的,但研究结果表明,通过恶化细菌的生活条件,可以使它们免于生态灭绝。这项发表在《自然》杂志上的研究还表明,即使在土壤栖息的细菌中,生态自杀现象也并不少见。研究人员发现,在所分析的 118 种物种中,有 25% 的物种会发生这种情况。
尽管人类和细菌是非常不同的群体,但仍然存在的问题是:我们是否像细菌一样,过快地消耗可用自然资源并留下破坏痕迹,最终可能会破坏我们生存所需的最低条件?限制现代世界的一些“优势”,例如农业食品的消费、最多样化塑料(最终进入海中)的包装和产品、化石燃料驱动的车辆,甚至是超我们吃的加工食品,是保持生态系统清洁的好主意吗?我们从有意识的消费开始怎么样?