微生物是地球上最广泛分布的生物群体，几乎存在于所有环境中，从土壤、海洋到我们的身体内部。它们在生态系统中扮演着重要角色，不仅通过分解有机物质维持生物圈的物质循环，还能够与其他微生物、植物和动物形成复杂的关系网络。微生物之间的相互作用通常被认为是生态系统功能的重要驱动力，理解这些相互作用对于揭示生态系统的运行机制至关重要。
传统观点：
合作的广泛性。在过去的几十年中，研究者们发现微生物经常通过分泌酶、代谢物和信号分子来影响其他微生物的生长和存活。这种现象表明微生物之间存在合作的潜力。例如，在多种微生物组成的“生物膜”（biofilm）中，某些物种能够为群体提供有利条件，增加整体的生存能力。这类现象提示着微生物之间的相互帮助和协同作用，有助于共同应对恶劣环境。
基于这些观察，研究者逐渐开始强调合作在微生物群落中的重要性。例如，细菌通过“群感感应”（quorum sensing）机制来协调行为，形成有组织的生物膜，以提高对外界威胁的抵抗力。随着研究的深入，科学家们开始推测，这种合作不仅存在于同种微生物个体之间，还可能在不同物种的微生物之间起作用。于是，多物种合作逐渐成为研究的热点，许多研究开始关注不同微生物物种在自然界中如何通过合作维持共存，甚至是通过合作实现资源共享。
竞争的潜在重要性。然而，合作并不是微生物相互作用的唯一形式。在自然界中，资源（如养分和空间）有限，物种之间为了争夺资源而进行的竞争非常普遍。事实上，许多进化生物学家认为，竞争是物种进化和自然选择的核心驱动力。根据达尔文的理论，物种通过竞争来筛选出最适应环境的个体或群体，而合作只有在特定条件下才可能进化出来。因此，竞争在微生物之间的相互作用中是否比合作更为重要，一直是一个悬而未决的问题。
合作与竞争的权衡：对于微生物来说，合作尽管能够带来某些生存优势，但也存在成本。一个物种为了帮助其他物种而分泌养分或代谢物，可能会消耗自身的能量资源。如果这些付出不能带来长期的回报，合作关系就可能难以维持。相反，在资源稀缺的环境中，竞争可能会成为微生物相互作用的主导力量。
尽管已有许多关于微生物合作的个例研究，但从广泛的自然生态系统中获取系统性的证据仍然较为匮乏。我们缺少大规模、多物种的实验数据，来直接测试微生物种群之间的合作或竞争效应。这导致了研究者对微生物之间的合作现象是否普遍存在存在疑问。大多数现有研究仅限于实验室条件下的小规模研究，无法全面反映自然界中微生物群落的复杂动态。
此外，一些研究可能偏向于关注那些已经存在合作的微生物关系，而忽视了竞争可能更为普遍的情况。因此，我们急需对自然环境中的微生物相互作用进行系统性测试，以明确合作和竞争在微生物生态系统中的相对重要性。
基于以上背景，这篇文章目标是系统性地测试微生物之间的合作与竞争关系。研究收集了来自自然水生环境中的72种细菌菌株，模拟了自然条件下的多物种相互作用。通过精确测量这些微生物在混合培养条件下的生产力变化，我们希望回答以下关键问题：
微生物物种之间的合作效应在多大程度上存在？
微生物物种之间的竞争是否主导了其相互作用？
当多个物种共同存在时，是否会产生更强的合作效应？
通过这些实验，能够揭示微生物群落在自然生态系统中的相互作用方式，并进一步理解这些相互作用对生态系统功能的影响。
了解微生物之间是以合作还是竞争为主导，不仅能够帮助我们更好地理解微生物群落的结构与功能，还能够为我们在农业、医学和环境保护等领域应用微生物技术提供理论基础。如果竞争主导了微生物之间的相互作用，可能需要我们重新评估当前微生物群落的应用模式，并在设计微生物群落管理方案时更多考虑竞争的影响。反之，如果合作普遍存在，那么加强合作关系可能会成为提高微生物群落功能的一种手段。
这篇文章的主要结论是，竞争而非合作在可培养的微生物物种之间的相互作用中占主导地位。研究通过对来自同一水生环境中的72种细菌菌株进行实验，评估了它们在混合培养条件下的生产力和相互作用，得出了以下主要结论：
竞争为主要形式：大多数微生物物种之间的相互作用是负面的，表现为资源竞争而非互相促进。实验数据显示，当两种或多种微生物一起培养时，它们的生产力通常低于预期，这表明它们更多是互相抑制，而不是互相帮助。
合作效应有限：尽管在极少数情况下，某些物种之间表现出了正面的相互作用（即合作），但这些正面效应十分有限，且影响较小。大多数微生物相互作用的净效应是负面的，少数正面相互作用并不足以改变整体的竞争主导格局。
多物种组合中未见强合作效应：即使将多个物种（3种或更多）同时混合培养，也没有观察到显著的合作效应，反而生产力通常下降，这说明物种之间的竞争效应在多物种群体中同样占主导。
竞争可能是微生物物种进化的主要驱动力：尽管合作在某些特定条件下可能进化出来，但整体上，微生物物种之间的相互作用更可能是竞争性的，而非合作性的。这种竞争关系反映了自然选择的基本原则，即个体或物种为了生存竞争有限的资源。
总体来说，这项研究挑战了传统上关于微生物物种间广泛存在合作的观点，提出在自然微生物群落中，竞争远比合作更为常见。这一发现对微生物生态学和进化生物学的研究具有重要意义，特别是在理解微生物群落如何形成和维持方面。
