Az orvosi eredményeket is veszélyeztetheti a hidra-paradoxon

Amikor a kertész rovarirtót alkalmaz, nem arra számít, hogy ennek hatására a kártevők szaporodásnak indulnak, ahogy a halászat törvényi szabályozói sem azt várják, hogy a korlátozások hatására csökkenjen a halállomány. Ezek a következmények mégis megtörténhetnek, írja a New Scientistben Peter Abrams populáció-ökológus és evolúcióbiológus, aki kollégájával, Hiroyuki Matsudával együtt egy évtizede megalkotta a hidra-hatás (hydra effect) terminust annak a jelenségnek a leírására, amikor egy adott fajnál megfigyelhető nagyobb mortalitás végeredményben növeli a populáció méretét. A paradox jelenséget azóta több területen is megfigyelték, így a copyright jogokat semmibe vevő internetes torrent-oldalak bezárása esetében is. Van, aki a drogellenes háború kudarcait magyarázza ezzel, néhányan pedig arra figyelmeztetnek, hogy ezt a hatást indíthatja be a terroristák vezetőinek levadászása, de a jelenséget számításba kell vennie még az orvostudománynak is. Ez a hatás állhat pl. a sokszor tapasztalt gyógyszerhatás-elvesztés, majd a betegség lángra kapása mögött.

A görög mitológiai Hüdrát, akinek minden levágott feje helyében két másik nőtt, végül Héraklész győzte le: a levágott fejek helyét kauterizálta, így akadályozta meg az exponenciális növekedést, Peter Abramsék eredménye – a hidra-hatás matematikai leírása és modellezése - pedig arra hívja fel a figyelmet, hogy a természet komplexitásának hála, az egyedek megölése nem mindig eredményezi populációjuk eltűnését. Eredményeik figyelembe vétele többek között a veszélyeztetett fajok megmentésében is segítségünkre lehet.

A káosz szélén, borotvaélen

Mint Abrams írja, amikor egy populációban megnő a mortalitás, mondjuk az emberek által végrehajtott betakarítás, szüret, lehalászás révén, a kezdetekben majdnem mindig csökken a populáció létszáma. Azonban a kezdeti hanyatlás után és annak következtében, a fajjal kapcsolatban lévő többi fajok révén megváltozik a helyzet: megnő az adott faj számára rendelkezésre álló táplálék mennyisége, csökken az adott fajt támadó ragadozók és kórokozók száma, és egy kellően nagy táplálékláncban más bonyolult pozitív feedback-hatások is beindulnak, és a lepusztult populáció virágzásnak indul. Ha a mortalitási arány túl nagy, akkor természetesen kihal az adott faj, de Matsuda és Abrams számításai szerint létezik egy elég széles mortalitási arány-sáv, amelyben a hidra-hatás ki tud alakulni. Igen érdekes módon a matematikai káosz törvényei is bevonódnak a képbe: némely populáció akkor éri el a maximális méretét, amikor a mortalitási arány épphogy csak kevesebb annál, ami már kihaláshoz vezetne.

A hidra-hatásnak már kísérletes bizonyítékai is vannak, folytatja Abrams. A Cornell

University biológusai (Elise Zipkin és kollégái) egy New York állambeli tavat akartak megtisztítani egy invazív halfajtól, és már majdnem elérték a célt egy 7 éves projekt végén (47.000 halat távolítottak el), amikor a kevés maradék halból álló populáció robbanásszerűen virágzásnak indult. Mint Abrams felhívja rá a figyelmet: ez is azt mutatja, hogy alapvető fontosságú megérteni egy támadó populáció dinamikáját, mielőtt hozzáfogunk annak kiirtásához.

A jelenséget egyébként nem napjainkban figyelték meg először. William Rickerhalbiológus már 1954-ben felvetette a lehetőségét, és legyekkel kísérletesen is igazolta a létét, azonban, ahogy az a meglepő tudományos eredményekkel gyakran előfordul, senki nem figyelt rá, és eredményeit 40 évre elfelejtették. Azonban ma virágzásnak indult a téma kutatása, és Abram egy másik kutatótársával, Michael Cortezzel azt is kimutatta, hogy a hidra-jelenség olyan táplálékláncokban fordul elő, amelyek 2-4 fajból állnak, míg Peter Yodzis biológus összeszámolta, hogy az alaposan tanulmányozott táplálékláncokban a fajok 27%-a hajlamos hidra-paradoxont produkálni.

Mivel a kutatók szerint a hidra-hatás megmagyarázhatja, hogy miért nem sikerül egyes populációk méretét tartósan csökkenteni, és kontrollálni a frissen benyomuló predátorok számát, az orvostudományban is létszükségletté válhat meghatározni, hogy egyes esetekben mi lehet az a kellően magas pusztító hatás, ami nem a kórokozó paradox virágzásához, hanem populációjának végleges összeomlásához fog vezetni.

A hidra-hatás érdekes ellentétes irányú folyamatokra is rávilágíthat: ha egy faj az evolúció során pl. jobb metabolizmust fejleszt ki vagy javítja a fertőzésekkel való megküzdési képességét, jó esélye van rá, hogy ezek az individuálisan hasznos eredmények csökkenteni fogják a populáció létszámát. Mindenestre, az elméleti modellek felállítása után, szögezi le Abrams, most jön az az időszak, amikor kiderül: mindennek milyen hatása van a való világban.