細菌的雜交進化

生物

導讀細菌的進化:農場雞群體內的兩種細菌正合二為一。 幸虧達爾文研究的是雀類動物,而不是細菌。無處不在的微生物有著復雜的家譜--包含各種性別的繁殖和關聯甚少的細菌之間的基因突變--因此,微生物種類的確切概念仍然值得商榷。目前,一項關於引起食物中毒的微生物的遺傳研究表明,細菌種類的進化可能和雀類的進化沒有太大的差別。 如果你的胃疼痛難忍,而且還伴 ...


細菌的進化:農場雞群體內的兩種細菌正合二為一。

幸虧達爾文研究的是雀類動物,而不是細菌。無處不在的微生物有著復雜的家譜--包含各種性別的繁殖和關聯甚少的細菌之間的基因突變--因此,微生物種類的確切概念仍然值得商榷。目前,一項關於引起食物中毒的微生物的遺傳研究表明,細菌種類的進化可能和雀類的進化沒有太大的差別。

如果你的胃疼痛難忍,而且還伴隨著腹瀉的話,罪魁禍首應該是空腸彎曲菌或者大腸彎曲菌。世界各地絕大部分的食物中毒案例都是由這兩種細菌造成的。在細菌進化的過程中,這兩種細菌差異非常明顯,它們最保守的基因中只有86.5%是相同的。(相對而言 ,99%的人類基因組序列和黑猩猩都是相同的。)幾百萬年以來,它們都寄居在不同的宿織物上。但是在過去的一萬年裡,這個界限開始模糊了:農場上,在被馴化動物(比如雞和奶牛)的腸道內,在被農場動物排泄物污染的土壤和水裡,這兩種細菌經常能遭遇彼此。當動物之間的這種生態屏障被打破後--例如,兩種不同種類的達爾文雀棲息在同一個聖克魯斯海島上--就會出現雜交現像,不同物種之間的界限會變得模糊。如此典型的進化動力學現像會出現在空腸彎曲菌和大腸彎曲菌身上嗎?

為了找到答案,由英國牛津大學微生物遺傳學家馬丁-梅登帶領的一個小組,采用多位點測序分型技術(MLST)進行了研究。憑借該技術,研究者們利用從7個高度保守的基因獲取的DNA序列創造了一個細菌的遺傳指紋。當研究者們分析從農場獲得的該細菌時,他們在十分之一的細菌提取物裡發現了雜交的跡像,通過多位點測序分型的空腸彎曲菌出現在大腸彎曲菌的基因組裡,在大腸彎曲菌裡也發現了空腸彎曲菌基因組的存在。研究小組得出了以下結論,在達爾文雀身上發生物種界限模糊的事情也發生在這兩種細菌身上。

這種雜交不會持續很長時間。因為這兩種細菌之間不是物種間的平等遺傳互換,大腸彎曲菌與空腸彎曲菌的雜交要比空腸彎曲菌與大腸彎曲菌雜交普遍20倍,該小組將此發現發表在4月11日的《科學》雜志上。小組成員預言,如果這個趨勢持續下去,大腸彎曲菌將會“喪失其特性”,變得越來越像空腸彎曲菌,直到它在遺傳上無法被分辨出來!

不是每個人都認同這個結論。“物種為了真正的融合,”康乃狄格州米德爾頓衛斯理大學的微生物遺傳學家弗雷德裡克-科漢說道,它們的“生態定義”基因必然會喪失。達爾文雀是一個很好的例子,基因是形成不同種類物種的原因。人類只有對彎曲杆菌基因的功能有更多的了解後,才能真正找到問題的答案。


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