一個擁擠的“空間”怎么看也不像適合生物生長的最佳環(huán)境，然而兩種土壤細菌似乎讓一切都成為了可能,。近日,，據(jù)《科學》雜志在線報道，一項新的實驗顯示了兩類生物物種是如何在這種難以捉摸的環(huán)境下達到進化,、共存并迅速發(fā)展為一個整體的,。
生物膜是微生物群落專門的生存環(huán)境，在這種環(huán)境中,，它們通過一種自身分泌的細胞外聚合物材料與外界隔絕,。美國奧克蘭大學進化遺傳學家Paul Rainey說：“這種無處不在的微生物墊也稱生物膜，而這個由成百上千個微生物組成的生物群體甚至‘武裝’到了人的牙齒,。這樣形成的微生物墊在復(fù)雜性和生物多樣性方面可以與熱帶雨林相比,。它所承受的選擇壓力很可能要求各種細菌之間要有強烈的相互作用，而利用一個只含有兩個物種,，即土壤中的惡臭假單胞菌和不動桿菌的簡單群落所作的一個實驗正好反映了這種關(guān)系有多么緊密,。”
而若以對兩個物種都有利的方式改變該群落的物理結(jié)構(gòu),，會導致其中一個物種的基因組發(fā)生一個簡單的突變。在缺少一個伙伴的情況下,，這種突變將是有害的,。這一體系說明了物種間相互作用的重要性，并且對關(guān)于這些相互作用演化方式的研究工作也可能有用,。這項試驗由Rainey和丹麥科技大學的Susse Kirkelund Hansen等人組成的研究團隊完成。
該研究團隊確切估算了這些微生物在各種條件下的生理狀況以及生存條件,。在對比實驗中,，研究人員分別將一些微生物放在一個300毫升大小的定向循環(huán)容器和一個4毫升大小的密閉容器中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)惡臭假單胞菌以不動桿菌為食,。在大多數(shù)情況下,，研究人員給這些微生物的營養(yǎng)物是苯甲醇；經(jīng)過試驗,，研究人員發(fā)現(xiàn)不動桿菌可以處理這些苯甲醇,，而惡臭假單胞菌則必須通過代謝變化處理這些有機化合物(苯甲醇)。
研究人員對這兩種微生物的生長和形態(tài)變化進行了持續(xù)觀察,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單向循環(huán)容器內(nèi)的微生物沒有太多變化,，惡臭假單胞菌僅僅生存在苯甲醇高度聚集以吸引不動桿菌的地方。但在載玻片上,，一群生物體開始生長起來,；起初這兩種生物并沒有混合生長，而是各自生長并聚合,，10天后,，惡臭假單胞菌和不動桿菌簇葉叢生。
值得注意的是,，這種交互作用是可以遺傳的,。當研究人員將這兩種微生物重新混合放在一個新的流動容器中，僅過一天,，這兩類微生物就開始簇葉叢生,。通過在惡臭假單胞菌基因中引進變種基因，Kirkelund Hansen發(fā)現(xiàn),，即使是低氧狀態(tài)或加入其他外力也無法阻滯基因變化的惡臭假單胞菌的生長動機,。該研究團隊的這項研究成果發(fā)表在最近出版的《自然》雜志上。
美國普林斯頓大學生態(tài)學家Simon Levin說：“這是一項激動人心的發(fā)現(xiàn),，它闡釋了生物群體快速進化的時間量程,。同時對進化生態(tài)學研究中一系列基本問題的解決也有著潛在影響。”
