本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
这个月我在工作上异常忙碌，但非常重要且富有成效，所以博客更新被搁置了。下个月我将恢复正常的博客更新计划，为了重新开始，这里发布一篇最初发表在我的旧博客“实验室老鼠的生活”上的文章
阳光的生态位
在每个环境中都会存在资源竞争，生物通常有两种应对方式：广适性或特化性。 广适性是指尝试适应尽可能多的不同条件，这样如果你在一个领域中被淘汰，你可以尝试适应其他地方的条件。 特化性是指在你自己的小生态位中非常擅长利用这些条件，希望你比任何后来者都更优秀，并能够胜过他们。
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有许多资源需要争夺，在海洋中，对于光合生物来说，主要的资源之一是阳光。 其他营养物质，如氮、磷和微量金属，如铁和铜，可以以不同的形式存在于海洋的不同深度（如下所示），但一旦你开始深入到一定深度以下，阳光很快就会变成一种有限且迅速减少的资源
不同的生物以不同的方式应对阳光不足的问题。 一些生物（尤其是较大的藻类物种）已经广适化，它们包含各种不同的捕光色素，可以吸收各种波长的光，包括较深处的黑暗深度中的光。 但是，微小的光合细菌原绿球藻（我在这篇文章中提到过）是所有光合生物中基因组最小的，它们没有这种选择。 相反，它们必须特化，以便物种内的不同菌株适应不同的光照水平。
Rocap（论文参考文献见下文）所做的工作研究了两种不同的原绿球藻菌株：MED4 和 MIT9313（我将其简称为 MED 和 MIT）。 MED 菌株仅在表层水中发现，而 MIT 菌株在更深处被发现； 这种现象被称为“垂直生态位分隔”。 尽管它们的基因组仅相差 3%，并且在技术上是同一物种（尽管“物种”在细菌世界中是一个不确定的词），但它们已经优化自身以适应完全不同的水平，不仅包括光照，还包括营养物质、微量金属和病毒特异性。
MED（靠近表面的菌株）的基因组比 MIT 略小，但包含两倍多的基因，这些基因专门用于高光诱导蛋白，其中许多基因似乎是通过基因复制产生的。 它还具有专门针对水面附近发现的氮源和有机磷酸盐（同样主要在表面发现）的基因。 另一方面，MIT 用于紫外线损伤修复的基因较少（因为光损伤在水下深处不是什么大问题！），但捕光基因更多。 这有助于它尽可能多地收集光线，尽管它位于更深的表面之下。 它还适应了在较低水平发现的氮源，并增强了使用正磷酸盐而不是有机磷酸盐的能力。
两种基因组都失去了光适应能力，即改变以适应不同光照条件的能力。 通过占据垂直生态位位置，它们放弃了改变其反应的能力，这意味着必须始终保持它们之间严格的水平分隔。 在较低水平发现的任何原绿球藻都将是 MIT 变种，而在较高水平发现的将是 MED 变种。 甚至有人认为可能存在更严格的生态位分隔； MED 的不同生态型适应于使用不同的铁源或不同的温度。
对于栖息在其中的光合生物来说，海水不仅仅是一团蓝色的咸味物质。 它是一系列生态位和环境，根据周围的条件和营养物质在三个维度上进行划分。
Rocap G, Larimer FW, Lamerdin J, Malfatti S, Chain P, Ahlgren NA, Arellano A, Coleman M, Hauser L, Hess WR, Johnson ZI, Land M, Lindell D, Post AF, Regala W, Shah M, Shaw SL, Steglich C, Sullivan MB, Ting CS, Tolonen A, Webb EA, Zinser ER, & Chisholm SW (2003). Genome divergence in two Prochlorococcus ecotypes reflects oceanic niche differentiation. Nature, 424 (6952), 1042-7 PMID: 12917642