微觀科技：微生物演化新策略
來源：環球科學
發布時間：2021-05-25
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微觀科技：微生物演化新策略



大腸杆菌
為了能在惡劣的環境中生存下來，微生物會演化出新的特性。但令人奇怪的是，演化法則似乎限定了微生物同時獲得的新特性的數量。在一項新研究中，研究人員發現，有些細菌在進行基因突變時會權衡利弊：隻選擇兩種新特性中的一種，並在給定情況下，選擇更有用的特性。
新發現或許可以為研究致病微生物如何對抗抗生素，產生耐藥性提供線索。這項研究的負責人、伊利諾伊大學香檳分校的生物物理學家塞佩·庫恩（Seppe Kuehn）稱，“生物是如何演化的，是否存在演化法則？如果能搞清楚這些問題，我們就有希望理解微生物產生耐藥性的機理，在耐藥菌治療方麵就會有很大突破。”
人工著色的大腸杆菌顯微鏡照片
庫恩實驗室的研究生戴維·弗雷貝爾（David Fraebel）在營養豐富和營養匱乏的兩種培養基中培養大腸杆菌，並觀察微生物的擴散速度。
數學模型預測，能夠整合遊泳速度和繁殖速率這兩種特性的微生物將擴散得最快。但實際上，微生物隻選擇了一種特性：在營養充分的環境中，微生物選擇了快速遊泳這一特性；而在營養匱乏的情況下，微生物則選擇快速繁殖這一特性。
圖片來源：pixabay
將演化後的微生物的DNA序列與演化前進行比較後，弗雷貝爾發現，遊得最快的細菌獲得了一種突變，而繁殖最快的細菌獲得了另一種突變。現存微生物中沒有同時能獲得這兩種特性的。
相關研究已經刊登在了近期的eLife雜誌上。庫恩稱，這表明適應能力最強的細菌會選擇兩種演化路線中的某一種。這種妥協或許是微生物在麵對環境挑戰時使用的一種基因工具。
撰文：邁克爾·瓦爾德霍茲（Michael Waldholz）
翻譯：黃安娜
文章來源：環球科學


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