Comprendere le forze ecologiche nei microbi attraverso modelli teorici di interazione tra consumatore e risorse

Il progetto di tesi si propone di analizzare in dettaglio e replicare la parte teorica di uno studio innovativo che integra approcci macroecologici e filogenetici per interpretare la composizione delle comunità microbiche. In particolare, lo studio originale rivela l’esistenza di una legge macroecologica empirica che correla la similarità filogenetica tra specie con le correlazioni nelle loro abbondanze: tali correlazioni decrescono progressivamente da valori positivi a nulli con l’aumentare della distanza filogenetica, in modo coerente in diversi ecosistemi microbici. L’obiettivo della tesi sarà comprendere il formalismo matematico alla base di questa legge empirica e replicare i principali risultati teorici. A tal fine, lo studente analizzerà tre varianti di un modello meccanicistico, ciascuna fondata su diverse ipotesi ecologiche (come la competizione interspecifica o il filtering ambientale), valutandone le predizioni rispetto ai dati osservati. Il lavoro si concentrerà in particolare sul modello che attribuisce le correlazioni osservate a fluttuazioni ambientali condivise e indipendenti dalla popolazione, identificando l’ambiente come principale forza strutturante delle comunità microbiche. La tesi avrà una forte componente teorica e computazionale e costituirà un’ottima occasione per approfondire l’applicazione della fisica statistica all’ecologia teorica, offrendo strumenti concettuali e pratici per l’analisi di sistemi complessi in ambito biologico.