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大肠杆菌有益突变发生频率比预想高1000倍

来源:科学网 作者: 2007-8-14
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摘要: 葡萄牙科学家近日研究发现,大肠杆菌(Escherichiacoli)有益突变发生的频率比之前预想的要高上1000倍之多。她和同事研究了大小不一的大肠杆菌菌群,发现有数以千计的突变被人们忽视,而原因在于有更好的突变将它们掩盖了。因为在诸如大肠杆菌这样无性生殖的巨大群体里,适应进化是一种胜者通吃的游戏。一旦某个个体产生了......


        葡萄牙科学家近日研究发现,大肠杆菌(Escherichia  coli)有益突变发生的频率比之前预想的要高上1000倍之多。这将有助于解释为什么细菌能快速对抗生素产生抵抗性。相关论文发表在8月10日的《科学》杂志上。        

        领导该项研究的是葡萄牙古尔班基安科学研究所(Gulbenkian  Science  Institute)的Isabel  Gordo。她和同事研究了大小不一的大肠杆菌菌群,发现有数以千计的突变被人们忽视,而原因在于有更好的突变将它们掩盖了。因为在诸如大肠杆菌这样无性生殖的巨大群体里,适应进化是一种胜者通吃的游戏。一旦某个个体产生了某种突变,使其在与同类的竞争中占到优势,那么它的基因组就会在整个族群里占统治地位,并且会进行一种选择性清扫(selective  sweep),这样往往就会使那些只能提供较小适应性反应的突变丢失。        

        进化生物学家将这种现象称作无性干涉(clonal  interference),并且推测某些有益的突变正是因此而发生丢失。Gordo此次的研究和以前研究的不同在于所观测菌群尺寸范围的差别,所观测的较大菌群含有1000万个细胞,较的只有2万个细胞。但是较小菌群里的突变数却是较大菌群里的1000倍之多。        

        美国卫斯理公会大学(Wesleyan  University)的生物学教授Frederick  Cohan说,这改变了他考虑事情的方式,他从没想到大肠杆菌菌群里会有如此高的适应性突变率。他表示,存在如此多的突变表明了参与的基因数可能达到了数千种之多。        

        不过,美国华盛顿大学的进化理论学家Carl  Bergstrom却表示,此次研究并没有弄清楚具有较小有益性的突变怎样有助于细菌发展抗生素抗性。        

        对此,Gordo表示,抗生素抗性往往不是通过突变而是通过转录基因组外的遗传因子来实现的,这对细菌来说是一种昂贵的代价,而有益性突变可能就是协助这个过程的发生。“因为细菌能快速重组基因组,所以突变获得抗性的细菌就有能力补偿为获得抗生素抗性而付出的代价。”关于下一步的工作,Gordo表示将会关注细菌对于抗生素和其它环境刺激的反应,以弄清在一个不同的环境里,这种突变效果的分配是否会发生大的变化,以及查明哪种基因的哪种突变是适应性的。(科学网  梅进/编译)  

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