当细菌面对两个不同压力因素时会减缓进化 |
| 出处：水生动物健康评估 作者：梁晓文 水产养殖网 2018-12-13 15:06:00 |
和其他生物一样，细菌为了在恶劣的生存环境中生存，不断地进行斗争。普朗克进化生物学研究所的研究人员与芬兰同事一起发现，细菌一旦暴露在两种压力因素(而不是一种压力因素)下，就会更慢、效率更低地适应环境。这是由于不同基因的突变。进化速度的减慢导致了更小的种群规模。这意味着，如果一个生物暴露在几个压力因素下，进化可以采取不同的路径。
细菌很少单独生活，它们通常是暴露在各种压力因素下的物种群落的一部分。它们常常能以惊人的速度对这些因素作出反应，以适应新的环境条件。抗生素通过废水进入土壤和水，并在那里以低浓度积聚，可以触发细菌耐药性的进化——即使这些浓度非常低，它们只能轻微或根本不抑制细菌的生长。然而，细菌不仅要对抗抗生素，它们还必须对付捕食者。这就是为什么它们经常在大型菌落中生长，而这些菌落不能被掠食性生物体吃掉。
通常情况下，科学家研究单个压力因素对生物体的影响。普朗克进化生物学研究所、赫尔辛基大学和芬兰于尔瓦斯基拉大学的研究人员现在研究了微生物在面对不止一个压力因素时的行为问题。“我们在实验室模拟了自然环境条件，将细菌暴露在捕食者和抗生素下。”这项研究的负责人Lutz Becks解释说:“这让我们能够估计在户外发现抗生素耐药性进化的可能性有多大。”
在科学家的实验室里，假单胞菌被设在同时对抗抗生素和掠食性单细胞生物四膜虫的实验环境中。在很短的一段时间后，研究小组注意到细菌种群正在发生变化:与只接触其中一种因素的其他物种相比，细菌在产生耐药性和保护自己不被消耗方面要慢得多，效率也低得多。此外，对抗生素的耐药性要少得多。“细菌显然无法同时优化这两种属性，”Becks说。
下一步，科学家们分析了这些适应性的遗传基础。他们的研究结果表明，只要掠食性纤毛虫存在，为提高对掠食性纤毛虫的保护而进行的突变，就会出现在细菌基因组的相同数量和相同位置。这同样适用于导致抗生素耐药性的突变。然而，一旦两种压力因素同时影响细菌时，细菌就必须同时对抗捕食者和抗生素，其他的突变就会发生。这导致细菌对抗捕食者的保护进化和对抗生素的耐药性进化变得更慢，效率更低。
因为当这些细菌同时面对掠食性纤毛虫和抗生素时，它们保护自己不受捕食者侵害的能力就会降低，所以它们的数量比只需要保护自己免受掠食者攻击的数量要少。因此，几种压力因素似乎对抗生素耐药性是否发生以及发生频率以及细菌数量增加的程度有很大影响。
“无论是在湖泊还是在肠道中，微生物种群都是复杂的群落，许多物种必须在这些群落中争夺资源。微生物所接触到的各种压力因素对微生物的进化和存活率有着巨大的影响。我们需要一段时间才能完全理解所有这些因素的相互作用以及抗生素和杀虫剂的影响。“Becks解释说。
资料来源：
AAAS and EurekAlert!
Double the stress slows down evolution
PUBLIC RELEASE: 7-DEC-2018
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