生物谷報道： 葡萄牙科學(xué)家近日研究發(fā)現(xiàn),，大腸桿菌(Escherichia coli)有益突變發(fā)生的頻率比之前預(yù)想的要高上1000倍之多,。這將有助于解釋為什么細(xì)菌能快速對抗生素產(chǎn)生抵抗性,。相關(guān)論文發(fā)表在8月10日的《科學(xué)》雜志上。
領(lǐng)導(dǎo)該項研究的是葡萄牙古爾班基安科學(xué)研究所(Gulbenkian Science Institute)的Isabel Gordo,。她和同事研究了大小不一的大腸桿菌菌群,，發(fā)現(xiàn)有數(shù)以千計的突變被人們忽視,，而原因在于有更好的突變將它們掩蓋了,。因為在諸如大腸桿菌這樣無性生殖的巨大群體里,，適應(yīng)進(jìn)化是一種勝者通吃的游戲,。一旦某個個體產(chǎn)生了某種突變，使其在與同類的競爭中占到優(yōu)勢,，那么它的基因組就會在整個族群里占統(tǒng)治地位,，并且會進(jìn)行一種選擇性清掃(selective sweep),，這樣往往就會使那些只能提供較小適應(yīng)性反應(yīng)的突變丟失,。
進(jìn)化生物學(xué)家將這種現(xiàn)象稱作無性干涉(clonal interference),，并且推測某些有益的突變正是因此而發(fā)生丟失,。Gordo此次的研究和以前研究的不同在于所觀測菌群尺寸范圍的差別,，所觀測的較大菌群含有1000萬個細(xì)胞,，較的只有2萬個細(xì)胞。但是較小菌群里的突變數(shù)卻是較大菌群里的1000倍之多,。
美國衛(wèi)斯理公會大學(xué)(Wesleyan University)的生物學(xué)教授Frederick Cohan說，這改變了他考慮事情的方式,，他從沒想到大腸桿菌菌群里會有如此高的適應(yīng)性突變率,。他表示,，存在如此多的突變表明了參與的基因數(shù)可能達(dá)到了數(shù)千種之多,。
不過，美國華盛頓大學(xué)的進(jìn)化理論學(xué)家Carl Bergstrom卻表示,，此次研究并沒有弄清楚具有較小有益性的突變怎樣有助于細(xì)菌發(fā)展抗生素抗性。
對此,，Gordo表示,，抗生素抗性往往不是通過突變而是通過轉(zhuǎn)錄基因組外的遺傳因子來實現(xiàn)的，這對細(xì)菌來說是一種昂貴的代價,，而有益性突變可能就是協(xié)助這個過程的發(fā)生,。“因為細(xì)菌能快速重組基因組,，所以突變獲得抗性的細(xì)菌就有能力補(bǔ)償為獲得抗生素抗性而付出的代價,。”關(guān)于下一步的工作，Gordo表示將會關(guān)注細(xì)菌對于抗生素和其它環(huán)境刺激的反應(yīng),，以弄清在一個不同的環(huán)境里,，這種突變效果的分配是否會發(fā)生大的變化,，以及查明哪種基因的哪種突變是適應(yīng)性的,。(科學(xué)網(wǎng) 梅進(jìn)/編譯)
原始出處:
Science 10 August 2007:
Vol. 317. no. 5839, pp. 813 - 815
DOI: 10.1126/science.1142284
Adaptive Mutations in Bacteria: High Rate and Small Effects
Lília Perfeito,1 Lisete Fernandes,1,2 Catarina Mota,1 Isabel Gordo1*
Evolution by natural selection is driven by the continuous generation of adaptive mutations. We measured the genomic mutation rate that generates beneficial mutations and their effects on fitness in Escherichia coli under conditions in which the effect of competition between lineages carrying different beneficial mutations is minimized. We found a rate on the order of 10–5 per genome per generation, which is 1000 times as high as previous estimates, and a mean selective advantage of 1%. Such a high rate of adaptive evolution has implications for the evolution of antibiotic resistance and pathogenicity.
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