科隆大学 信用:Unsplash/CC0公共领域 细菌比以前认为的更容易整合来自其他菌株的遗传物质,这可以提高适应性并加速进化
科隆大学生物物理学家最近的一项研究表明了这一点
该团队分析了不同谱系细菌之间的基因组转移
这项研究发表在《PNAS》杂志上
在实验中,研究小组将一种细菌与另一种细菌的DNA片段接触
对外来遗传物质的吸收被称为水平基因转移——与垂直基因转移相反,垂直基因转移是指基因从同一谱系的亲代细胞中遗传而来
结果表明,通过水平基因转移的实验室进化可以快速产生具有广泛基因组和功能变化的不同谱系的杂交生物
“这有点像现代人和尼安德特人的杂交,”博士说
科隆大学生物物理研究所的费尔南达·皮涅罗是这项研究的作者
这种细菌很容易在基因组的许多位点整合外源基因
在200代内,研究小组观察到细菌核心基因的14%发生了交换
水平基因转移是细菌进化中的一个重要因素,可以跨越物种界限
“然而,我们对跨菌株基因转移的速度和基因组目标知之甚少
皮涅罗还说:“到目前为止,对受体生物体的生理和健康的影响知之甚少。”
从科学的角度来看,父母属于不同物种的杂交生物提出了基本的进化生物学问题:什么样的特征组合会产生活的生物?当不止一个物种参与繁殖时,进化过程的极限是什么?“我们的研究在这方面做出了重要贡献,”皮涅罗补充道
基因的摄取是随机的还是遵循一定的模式?正如研究人员观察到的那样,外来基因组的一些功能单位被反复导入,由此产生的杂交细菌具有更高的生长率
皮涅罗说:“这意味着跨血统基因交换非常有效地推动了进化。”
通过水平基因转移整合外源基因产生了新的基因组合,但保留了使细胞存活的基本结构
因此,这项研究为未来的工作打开了新的前景:将转移进化实验和合成生物学方法结合起来,设计功能创新
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