撰稿：邓巍、 张曦晨   审校：杨晓燕

星球大战是科幻大片中常见的故事情节。为了占领地球，外星的天外来客们通常驾驶着飞船从天而降入侵地球。天外来客到来时，什么地方会有更多的外星生物呢？更大面积的区域会接收到更多天外来客吗？

生态学中生物多样性与面积之间的正相关关系被称为物种面积关系（Species-Area Relationship，SAR），被认为是生物多样性的第一格局，也是生物多样性评估和物种保护策略的关键工具。被动采样假说是塑造SAR的重要机制。这一假说认为较大的岛屿比较小的岛屿能有效地接收更多的迁入者，从而具有更多的物种（图1a）。这一过程与外星人入侵时的天外来客场景一致，按照被动采样假说外星人入侵时更大面积的区域也会降落更多的天外来客。

然而，当前研究常常把采样不完全时更大的采样努力监测到更多的物种造成的采样效应与基于天外来客扩散过程的被动采样混淆（图1b）。实际上，被动采样和采样效应之间存在本质差别。被动采样从物种库中进行采样的过程是物种随机扩散的作用，而采样效应是物种丰富度随采样努力的增加而增加的过程，严格意义上只是一种采样伪影（由于采样而产生的假象）。因此，对被动采样假说的验证应该回归到初始假设上，即较大的面积上能扩散进入更多的物种。

对此本研究使用灭菌后的泡菜汤和不同开口大小的烧杯设计了一组被动采样实验，模拟不同面积的生境从区域物种库中（空气）被动采样的过程（图1c）。我们将这一实验称为“天外来客”体系。由于体积较小，我们可以对整个“天外来客”体系中的泡菜汤进行测序，避免了纯采样效应的影响；混合均匀的无菌泡菜汤保证了各个体系生物多样性背景一致，也去除了栖息地异质性的影响。

然而，在空气中暴露了15天的“天外来客”体系中并没有产生显著的SAR。或许在“天外来客”体系建立之初，扩散过程确实塑造了显著的SAR；但是在15天的实验过程中灭绝过程的发生打乱了被动采样关系。此外，“天外来客”体系可能过小而无法维持SAR，也可能是本研究没有发现SAR的原因。若去除上述因素后被动采样假说依旧无法塑造SAR，被动采样假说才能被视为无效假说。虽然本研究没有证实SAR的被动采样假说，但是本研究结果证明了将扩散过程和灭绝过程混淆时无法验证被动采样假说，为这一假说今后的研究提供了参考。

我们的研究团队正在使用微生物微宇宙体系逐一拆解并重新确立SAR的形成机制，为了真正阐明扩散对SAR的塑造作用从而证实被动采样假说，“天外来客”第二季研究已经完成。相关研究成果将陆续发表，敬请期待！

《Passive sampling hypothesis did not shape microbial species– area relationships in open microcosm systems》一文报道了本研究结果，已于2022年11月28日在国际性期刊Ecology and Evolution（IF = 3.17）上发表。研究院2020级硕士研究生邓巍和2019级生物科学专业本科生程依婷本文共同第一作者，杨晓燕老师和肖文老师为本文通讯作者。

全文可在线开放获取，链接为：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.9634

图1a：被动采样假说机制示意图。黄色区域代表大陆，蓝色区域代表不同大小的岛屿，不同性状的色块代表不同物种。更大面积的岛屿能接收到更多殖民者。图1b：采样效应机制示意图。蓝色嵌套的圆环代表嵌套的采样区域，不同性状的色块代表不同物种，采集更大区域时会遇到更多物种。图1c：“天外来客”实验概念图。黄色区域为物种库，蓝色为无菌泡菜汤，黑色箭头的粗细代表扩散量。