生命科學

基因的妥協

為了在競爭環境中存活下來,有些微生物必須在不同性狀間做出取捨。

撰文/瓦德霍茲(Michael Waldholz)
翻譯/王心瑩

生命科學

基因的妥協

為了在競爭環境中存活下來,有些微生物必須在不同性狀間做出取捨。

撰文/瓦德霍茲(Michael Waldholz)
翻譯/王心瑩


為了在條件不利的環境存活下來,生物經常必須設法得到新的性狀,但一次能夠運用多少種,似乎受到演化規則的限制。一項新研究顯示,有些細菌在遺傳方面會有所取捨:在特定環境中,某些微生物只能發展兩種新性狀的其中一種,選擇最能幫助它們存活的性狀。


研究結果可以提供一個模型,用以研究感染性微生物如何對抗生素產生抗藥性。美國伊利諾大學香檳分校的生物物理學家庫恩(Seppe Kuehn)是這項研究的資深作者,他說:「我們想了解生物的適應方式是否有規則可循,如果能了解那些規則,也許有機會在治療方面做出重大突破。」


弗雷玻(David Fraebel)是庫恩實驗室的研究生,他把大腸桿菌分別養在富含營養物和缺乏營養物的培養基裡,測量微生物的擴散速度。有個數學模型提出預測,擴散最快的微生物會同時結合游動速度和生長速率兩種性狀。但微生物反倒只選擇一種性狀:在富含營養物的環境裡,移動最快的微生物是因為選擇了快速游動的性狀;反之在缺乏營養物的培養基裡,繁殖最快的微生物勝出。


弗雷玻把這些經過進一步演化的微生物與其祖先進行DNA序列比對,發現移動速度最快的微生物發生了一個基因突變,而繁殖最快的則發生另一個突變。存活下來的微生物中,沒有任何一個體內同時包含兩個突變。


這項結果在今年3月發表於線上期刊eLife,庫恩說,這顯示最適者細菌選擇「一種演化途徑或另一種」。當面臨環境中的挑戰時,這類妥協也許是生物賴以生存的許多種遺傳工具之一。


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