自然界中的微生物（如细菌、古菌、微生物真核生物等）通常生活在高度异质的环境中，如土壤孔隙、植物叶面、动物肠道等，这些环境的物理化学条件和栖息空间的复杂性极大地影响了微生物群落的形成和维持。过去的研究主要基于均匀的宏观生境实验，使用大规模的种群进行观察，而这并不能很好地代表高度异质的自然微生境。因此，需要更多关于微生境异质性的研究，以更好地理解微生物群落中的物种间相互作用如何在自然环境中发挥作用。
本研究提出的假设是，微生境的空间碎片化会放大个体细胞的表型差异，使得每个创始细胞（即首先进入微生境并进行繁殖的细胞）能够表现出不同的繁殖成功率。在多物种的低种群密度社区中，这种差异可能导致微生境中的物种相互作用结果发生变化，与在宏观尺度上观察到的物种竞争情况不同。
这篇文章的主要发现如下：
微生境碎片化改变了细菌相互作用的结果： 在高度碎片化的微生境中，细菌之间的相互作用结果变得更加多样化，甚至与较大均匀生境中的结果相反。微小的初始种群和细胞之间的表型差异使得某些竞争劣势的细菌在这些碎片化的环境中获得了生存机会，从而打破了宏观环境下观察到的竞争优势。
碎片化微生境中竞争结果的逆转： 在底物竞争的情景下（两种细菌使用相同的碳源），尽管在均匀的液体培养中优势物种（如Pseudomonas putida）占主导地位，但在微生境中，劣势物种（如Pseudomonas veronii）在某些情况下能够逆转竞争结果。具体来说，P. veronii在碎片化条件下的生长表现显著改善，其在一些微生境中占据主导地位。
表型异质性在微生境中的重要作用： 微生境中的低种群密度使个体细胞的表型异质性（如生长速度和延滞时间的差异）更为显著。正是这种异质性导致了不同微生境中相互作用结果的多样性，某些慢生物种通过增加生长变异性在竞争中存活。
增加起始细胞数减少了相互作用的变异性： 随着微生境中起始细胞数量的增加，个体细胞之间的表型差异变得不那么重要，竞争结果也更加一致。这表明，在种群规模较小时，表型变异对微生物竞争结果具有显著影响，但随着种群增大，这种影响逐渐减弱。
局部相互作用的多样性有助于维持物种多样性： 通过碎片化的微生境，物种之间的竞争优势被削弱，弱竞争物种得以在这些环境中生存。这种局部的相互作用结果为较弱物种提供了生存机会，有助于解释在自然环境中高度竞争的情况下如何维持微生物的高多样性。
这篇文章的发现表明，微生境碎片化为微生物群落提供了更多的生态机会，改变了物种间相互作用的动态，进而促进了微生物群落中物种多样性的维持。
