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上海酶聯(lián)生物研究所
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上海酶聯(lián)生物研究所
閱讀：245發(fā)布時間：2012-10-8
競爭是所有大大小小生物體進(jìn)化的一個強(qiáng)有力的驅(qū)動力：那些裝備獲取得到資源的個體能夠適應(yīng)不同的環(huán)境并繁殖，而其他的或許就會遭到淘汰。許多的生物體如哺乳動物、鳥類和昆蟲，也會形成合作社會結(jié)構(gòu)使得資源在一個種群內(nèi)得到捍衛(wèi)和分享。然而令人驚訝的是，即便是被認(rèn)為只能戰(zhàn)勝zui鄰近它們的生物獲得資源才能茁壯生長的微生物也具有一定程度的復(fù)雜社會結(jié)構(gòu)。來自麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們近期發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明某些海洋微生物利用了對自身群體內(nèi)近親無害，但對外人致命的化學(xué)武器。由少數(shù)個體生成的這種武器是天然的抗生素，其zui近的親屬攜帶著使它們耐受的基因。研究人員相信這些少數(shù)的抗生素生產(chǎn)者充當(dāng)了許多其他微生物的保護(hù)者，利用抗生素來保護(hù)群體不受競爭者侵害或攻擊鄰近的種群。
這種從種群分化為生成抗生素的個體，這些具有抗性的微生物是微生物群體通過社會作用進(jìn)行了勞動分工的*證明之一。這一觀察還提供了一種解釋為何如此多的基因不規(guī)則地分布在密切相關(guān)的微生物基因組間。至少其中的一些基因有可能導(dǎo)致了野外細(xì)菌緊密結(jié)合社會單位的建立。論文的*作者、博士后Otto Cordero 說：“很容易想象環(huán)境中的細(xì)菌是只要條件許可就會盡快繁殖，沒有任何社會組織的自私生物。但這是令人興奮的部分：細(xì)菌的戰(zhàn)爭是沿著群體線路有組織的，這些群體是密切相關(guān)的具有相似生態(tài)活性的類群。”研究還揭示了一個未開發(fā)的抗生素資源，可能有潛力幫助對抗快速對使用的少數(shù)抗生素形成耐受的人類細(xì)菌病原體。幾乎所有的抗生素都是由土壤活細(xì)菌生成。為了獲得這些發(fā)現(xiàn)，研究人員測試了195個取自海洋的弧菌株間3.5萬個相互作用。他們發(fā)現(xiàn)44%的菌株能夠抑制至少一種其他菌株的生長，86%的至少被其他的一種菌株抑制。他們隨后利用遺傳分析確定了遺傳親屬。
這篇論文發(fā)表在9月7號《科學(xué)》（Science）雜志上。研究員、麻省理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系Martin Polz教授說：“我們不知道真正的環(huán)境互作是什么樣，因?yàn)槲⑸锾∫灾挛覀儫o法觀察它們的行為。但是我們認(rèn)為抗生素在抵御競爭對手方面發(fā)揮了作用。當(dāng)然，這些競爭者也能夠生成抗生素。這是一場潛在的軍備競賽。”海洋微生物群是通過遺傳相似性和共享的生態(tài)活動來進(jìn)行定義，例如的微生境——自由漂浮或附著藻類——或是它們獲取一種特殊物質(zhì)的能力。由于群體中的近親具有非常相似而不相同的資源需要，它們不可避免地也會成為彼此強(qiáng)有力的競爭者。這使得涉及抗生素的合作加倍地令人驚訝，因?yàn)樯煽股厥且环N“自私”基因的典型范例，它能夠增加攜帶這種基因的個體的適應(yīng)性或繁殖率。在一個嚴(yán)格的競爭環(huán)境中，微生物利用這種優(yōu)勢來對抗它zui近的親屬。但現(xiàn)在看來好像這種競爭受到一些社會關(guān)系的調(diào)控，在此處一些個體生成的抗生素充當(dāng)了“公共貨物”：這些產(chǎn)品使得群體受益，而不僅僅是個體。
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