生物分布的空間異質(zhì)性是生態(tài)學(xué)研究的核心問(wèn)題之一；對(duì)于似乎無(wú)處不在的細(xì)菌來(lái)講，這一問(wèn)題的研究難度似乎更大。近日，中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所計(jì)算生物與醫(yī)學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室博士生李連偉發(fā)表在Molecular Ecology上的論文揭示了溫泉菌群分布的重要特征參數(shù)。這是作者繼年初在Frontiers in Microbiology上發(fā)文試圖估計(jì)全球溫泉細(xì)菌種類理論最大值后，所獲得的另一項(xiàng)關(guān)于溫泉菌群生態(tài)的重要參數(shù)。兩項(xiàng)研究均基于Sharpe(2014)等所收集的全球160多組溫泉菌群宏基因測(cè)序數(shù)據(jù)。
　　該研究最重要的發(fā)現(xiàn)是，菌群空間分布異質(zhì)性隨群落中平均物種大小變化的關(guān)系符合冪法則模型，而該冪法則模型的關(guān)鍵參數(shù)（b)是一常數(shù)，并不受溫泉環(huán)境因子（例如溫度、pH）的影響。因此，利用這一常數(shù)，就可以估計(jì)某一溫泉中菌群分布空間異質(zhì)性的高低。論文中，作者以地球上重力加速度常數(shù)（g=9.8)做類比，闡述了所發(fā)現(xiàn)參數(shù)的理論和實(shí)際意義。如果重力加速度不是常數(shù)，則一個(gè)人在地球上不同地方體重可能會(huì)差別很大。而地球和月球具有不同重力加速度，才有了超重或失重現(xiàn)象。為此，作者對(duì)溫泉菌群和人類菌群作了嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩者確實(shí)具有不同的異質(zhì)性參數(shù)。而溫泉菌群，無(wú)論其溫泉溫度或pH差別多大，其異質(zhì)性參數(shù)基本恒定。這一發(fā)現(xiàn)受到審稿人意大利Catania大學(xué)生態(tài)學(xué)系主任Christian Mulder的高度評(píng)價(jià)。
　　該研究所采用的理論模型來(lái)自昆明動(dòng)物所研究員馬占山于2015年對(duì)Taylor 冪法則模型的四項(xiàng)擴(kuò)展。Taylor 冪法則由英國(guó)生態(tài)學(xué)家LR Taylor于1961年發(fā)表在Nature上， 其后幾十年中生態(tài)學(xué)家進(jìn)行了大量理論研究和野外種群生態(tài)學(xué)調(diào)查驗(yàn)證，成為研究生物種群空間分布最重要的理論方法之一，其應(yīng)用范圍從最早昆蟲(chóng)種群空間分布研究擴(kuò)展到其它動(dòng)植物、寄生蟲(chóng)、植物病蟲(chóng)害分布，乃至超出生物學(xué)領(lǐng)域的研究（例如地震分布、Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)、集成電路分析等）。馬占山先前所做的擴(kuò)展則是將Taylor冪法則從種群水平擴(kuò)展到群落水平的研究，特別是“群落空間分布異質(zhì)性”和“群落（時(shí)間）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性”的分析。例如有學(xué)者將其應(yīng)用于皮膚菌群動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究（Oh et al. 2016, Cell)。
　　李連偉為文章的第一作者，馬占山為文章的通訊作者。
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