代谢演化与生态系统的自组织

意义 理解什么驱动复杂系统的自组织及其如何产生是一个重大挑战。我们使用主导海洋光合和异养微生物作为模型系统来解决这一挑战。重建该系统的代谢演化表明，其自组织和自增强是耦合的，并且受到细胞能量通量增加的驱动。具体而言，细胞的演变稳定地提高了它们的代谢速率和有机碳的排放。我们描述了这一过程如何增加细胞的营养摄取，从而增加生态系统的生物量。有机碳的释放又促进了物种之间的正反馈，进一步强化了生态系统层面的这一演化驱动。我们提出，海洋微生物生态系统的演化自组织促进了地球的氧气化。