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来自研究机构

关于细菌性选择的争论

日期:
2019年9月4日
来源:
细胞出版社
简介:
遗传DNA的进化压力会产生在生存斗争中毫无意义的行为。公羊在争夺雌性时撞头;孔雀长出精致的尾羽,吸引配偶和捕食者。性选择有时可以解释自然选择本身无法解释的现象。但是细菌会表现出性选择吗?研究人员认为,一些细菌可能会。
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遗传DNA的进化压力会产生在生存斗争中毫无意义的行为。公羊在争夺雌性时撞头;孔雀长出精致的尾羽,吸引配偶和捕食者。性选择有时可以解释自然选择本身无法解释的现象。但是细菌会表现出性选择吗?在9月4日发表在该杂志上的一篇评论文章中微生物学发展趋势爱博网投领导者埃克塞特大学的研究人员认为,一些细菌可能会。

细菌通常通过克隆自己来繁殖,但它们也会交换DNA。供体细菌细胞可以通过三种机制将基因转移到受体细胞中,这一过程被称为横向基因转移,即转导、偶联和转化。研究小组认为,这种DNA交换(尤其是转化)有时可能是由性选择控制的。

“转化和其他形式的DNA转移在几乎所有类型的细菌中都非常普遍,并对它们的进化产生巨大影响。例如,细菌可以从其他菌株和物种中吸收抗生素抗性基因,对人类健康产生深远的影响,”埃克塞特大学的微生物学家、第一作者迈克尔·沃斯说。“因此,重要的是要努力理解它们为什么进化到释放和吸收DNA。”

在转化过程中,供体细胞将其DNA释放到周围环境中,要么主动将其抽离细胞,要么简单地破裂并泄漏其内容物。然后,受体细胞可能会吸收自由漂浮的DNA,并将其整合到自己的基因组中。当受体细胞后来克隆自己时,它繁殖的基因组大部分是自身DNA,但也有供体DNA的片段。

科学家们有几种理论来解释为什么细菌会这样做。一些人关注自然选择和新的供体DNA如何有利于细胞存活。另一些人则认为,转化根本不是自然选择,而是其他功能,比如使用来自环境的DNA作为食物或用于修复,而基因混合只是巧合的副产品。Vos和他的同事们认为,尽管自然选择必须对DNA的释放和吸收起作用,但性选择可能有额外的好处。

沃斯说:“我们做了一个类比,将DNA释放和摄取分别作为男性和女性的功能,这对一些人来说可能会有争议。”“女性和男性的功能是由配子的大小决定的——大的卵子或小的精子——当然,细菌没有配子。”

但是Vos和他的同事们在细菌的转化和其他生物的性选择之间发现了一些可测试的类比。例如,细菌将能量投入到DNA的释放中,雄性动物将能量投入到产生大量精子中——同样,昂贵的DNA摄取和繁殖以及投入能量产生卵细胞也是如此,其中只有一半的遗传物质来自母亲。未来的研究可以检查不同细菌物种在转化过程中投入了多少能量,哪些细菌传递了更多的DNA,以及是什么给了这些细菌优势。

性选择有时会导致强迫,(通常)雄性进化出攻击性策略来强迫雌性交配。这反过来又选择了雌性来抵抗这种胁迫。在细菌中,胁迫可以采取释放化学信号的形式,引导其他细菌吸收DNA。在另一个可能的性选择的例子中,最近的研究发现,一些细菌物种在选择性地裂解(破裂)不相关的菌株后吸收DNA,这可以增加从破裂的细胞中吸收新的适应性基因的机会。

“我们相信强迫性行为也可能发生在细菌中,”沃斯说。埃克塞特大学的科学家们现在正计划进行实验来验证这些想法。

在大约二十几种作为转化模式系统的细菌中,在控制DNA摄取和释放的遗传机制和生态线索方面存在很大差异。在尚未被描述的数百万种细菌中,这种多样性可能要大得多。作者希望未来对细菌基因交换的研究将考虑到在动物背景下发展起来的性选择理论。

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故事来源:

提供的材料细胞出版社注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Vos等人。细菌的性选择?微生物学发展趋势爱博网投领导者, 2019 doi:10.1016 / j.tim.2019.07.009

引用此页

细胞出版社。"细菌性选择的争论"《科学日报》。《科学日报》,2019年9月4日。< www.koonmotors.com/releases/2019/09/190904113220.htm >。
细胞出版社。(2019年9月4日).细菌性别选择的争论。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2019/09/190904113220.htm
细胞出版社。"细菌性选择的争论"《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2019/09/190904113220.htm(2023年6月18日访问)。

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