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细菌压力加倍减缓了进化

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2019-11-13浏览次数:755

像其他生物一样,细菌通常必须在恶劣的生活条件下生存。 Pl?n Max Planck进化生物学研究所的研究人员和他们在芬兰的同事发现,一旦细菌暴露于两个压力因子而不是压力因子,细菌就会更缓慢,更低效地适应环境。这是由于不同基因的突变。进化速度放缓导致人口减少。这意味着如果生物体暴露于多种压力因素,进化可以采取不同的路径。

细菌很少独自生活;它们通常是暴露于各种压力源的物种群落的一部分。他们通常可以通过以惊人的速度适应新的环境条件来应对这些因素。细菌抗性的演变可以通过将废水引入土壤和水中并在低浓度下积累来触发 - 即使在这些低浓度下,它们也只能轻微抑制细菌生长或根本不抑制细菌生长。然而,细菌必须不仅抗击抗生素;他们还必须与掠夺者打交道。这就是为什么它们经常生长在不能被捕食性生物消耗的大型集落中。

通常,科学家研究单一应激因子对生物体的影响。 Pln的Max Planck进化生物学研究所和赫尔辛基大学的研究人员以及芬兰的Jyv?skyl大学正在研究面对多种压力因素的微生物行为。 “我们模拟了实验室的自然环境条件,并将细菌暴露于捕食者和抗生素。这使我们能够估计在户外发现抗生素抗性进化的可能性,“研究主管Lutz Becks解释说。

抗生素和掠食者

在科学家的实验室中,丁香假单胞菌荧光必须应对抗生素和掠食性单细胞生物嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)。在很短的时间内,研究人员注意到细菌群体正在发生变化:细菌生长速度要慢得多,并且效率低于仅暴露于其中一种因素的其他物种。此外,抗生素耐药性较低。 “细菌显然无法同时优化这两种特性,”贝克斯说。

在下一步中,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,如果仅存在捕食性纤毛虫,那么改善捕食者保护的突变将发生在细菌基因组的相同数量和位置。这同样适用于导致抗生素抗性的突变。然而,一旦两种压力因素影响细菌,细菌必须对抗捕食者和抗生素,其他突变就会发生。这导致细菌捕食者保护和对抗生素的抗性,其进化得更慢并且效率更低。

因为如果他们同时面对掠食性纤毛虫和抗生素,细菌就无法保护自己免受捕食者的侵害,而且它们的数量少于保护自己免受掠食者侵害。因此,几种应激因子似乎对抗生素耐药性是否发生以及发生的频率和细菌生长的程度具有显着影响。

“微生物种群是湖泊和肠道中的复杂群落,许多物种必须在这些群落中争夺资源。微生物暴露的各种压力因素对其进化和存活具有巨大影响。这需要一些时间,直到我们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解释道。

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