中国科学院院士、北京大学定量生物学中心教授欧阳颀听闻这一实验结果十分欣喜 ， 在他看来 ， 这个工作在针对微观生态进化的“时域”与“空域”定量与系统研究方面跨了一大步 。

　　“在缺乏定量可控的实验情况下 ， 达尔文的进化论无法发展出能够做出定量预测的理论 ， 因而是不完整的 。 尤其是复杂时空变化的环境下 ， 多物种的竞争与适应策略 ， 更是进化理论研究的难点 。 ”欧阳颀说 。

　　如今的这一成果 ， 很明显有了突破 。

　　欧阳颀说 ， 这一成果利用细菌的迁移和繁殖等基本生命参量 ， 研究了不同细菌种群在不同领地上的定居、生长、繁殖后代能力 ， 以及适应力的演化规律 ， “与通常认为的‘先到先得’策略不同 ， 特定领地上定植能力最强的细菌不是跑得最快的 ， 而是不同的领地对应着一个最优的扩张速率 。 ”

　　菌群大战“暴露”迁徙规律

　　更为重要的是 ， 刘陈立团队并没有停留在现象的表面 ， 而是继续往下走 ， 走向理论解释 。

　　在他们看到“先到不先得”这一违反直觉和常理的实验结果后 ， 科研团队利用非线性动力学模型 ， 推导了一个简单的定量关系：通过经典的“两两竞争”实验和数学模型分析 ， 发现一个种群所占空间大小和区域位置 ， 与其竞争者的迁移速率有着明确的定量关系 。

　　刘为荣是刘陈立的博士生 ， 也是这一成果论文的第一作者 。 他告诉采访人员 ， 为了找出菌群“攻城略地”的关键因素和共性规律 ， 科研团队在后期设计了“两两竞争”实验 ， 让运动速度不同的两个菌群 ， 在同一起点“同时扩张” ， 结果 ， 依然让人意外 。

　　一个非常特别的分水岭出现了 。

　　具体来看 ， 两个菌群出发后 ， 菌群数量的空间分布 ， 渐渐地出现一个转折位置 ， 在这里双方“势均力敌” 。 在该位置以内的空间 ， “跑得慢”的菌群占有优势 ， 一旦超出这个位置 ， “跑得快”的菌群则以快取胜 。

　　随后 ， 科研团队将“细菌大战”的实验 ， 扩展到3个菌群 ， 结果形成了两大分水岭 ， 由慢到快运动速度不同的菌群 ， 从内而外各自占据了优势空间 。

　　刘为荣告诉采访人员 ， 在经过5组的进化菌群和合成生物学改造菌群的反复竞争实验 ， 结果证明 ， 这一现象具有普遍性 。

　　她将这一情况记录下来 ， 团队总结认为：在整个细菌迁徙的过程中 ， 每个菌群都有着自己的“扩张策略” ， 根据想占领的空间面积及位置 ， 调控各自的迁徙速度 ， 最终构成“各占一隅”的稳定格局 。

　　找到迁徙进化的规律后 ， 刘陈立团队根据模型计算和实验验证推导出定量公式 ， 包含生存面积、运动速度、生长速度这三大关键因素 。 根据这一公式 ， 科学家便可以在已知空间大小的条件下 ， 算出迁徙进化的最优策略 。

　　“这个漂亮的工作 ， 示范了复杂生物过程背后存在着简单定量关系 。 ”欧阳颀说：这种细菌种群对领地的竞争 ， 可被认为是一种空间上的“博弈游戏” ， 作为游戏玩家的细菌 ， 将迁移速率作为一个策略 ， 迁移速率稳定的平衡态 ， 类似于博弈论中的纳什均衡 ， 也就是说从这个稳定策略中偏离的任何玩家 ， 都不会得到任何利益 。

　　“造物”技术获强大工具

　　“这就为解释同一生态环境条件下 ， 物种多样性的产生提供了启示 。 ”刘陈立说 ， 此前的生态学理论大多认为 ， 所处生态环境的不同 ， 是导致物种多样性产生的原因 ， 如今这个定量规律 ， 则揭示了不同物种 ， 依据不同生长速度和运动速度 ， 抢占各自的生存空间的奥秘 。