聚球藻屬藍(lán)細(xì)菌生活在美國(guó)黃石國(guó)家公園的溫泉中。日前，科學(xué)家們對(duì)這種細(xì)菌的天然種群進(jìn)行了大規(guī)模測(cè)序，分析了其中的遺傳多樣性，揭示了這種多樣性的形成機(jī)制。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌存在高水平的遺產(chǎn)物質(zhì)分享和交換，就像一個(gè)流動(dòng)的基因池。細(xì)菌個(gè)體反復(fù)交換或“重組"DNA片段，使基因變異能夠快速在種群中擴(kuò)散。
自然界中的細(xì)菌種群有著*的遺傳多樣性，會(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化。不過(guò)人們還不清楚造成這種多樣性的確切機(jī)制。“生物學(xué)家們一直希望了解推動(dòng)細(xì)菌種群遺傳多樣性的進(jìn)化和生態(tài)動(dòng)力，"研究人員解釋道。
此前科學(xué)家們提出過(guò)許多理論。舉例來(lái)說(shuō)，有一種理論提出細(xì)菌種群產(chǎn)生遺傳多樣性，是因?yàn)檎麄€(gè)群體在適應(yīng)多種局部小環(huán)境時(shí)建立了不同的亞群。還有一種理論認(rèn)為，細(xì)菌的基因多態(tài)性是中性的，不會(huì)影響細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。細(xì)菌通過(guò)分裂進(jìn)行無(wú)性繁殖，也就是說(shuō)下一代的遺傳物質(zhì)基本上是親本的翻版。種群的遺產(chǎn)多樣性是來(lái)自于突變或者DNA片段在不同個(gè)體之間的傳遞。
研究人員對(duì)DNA深度測(cè)序產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行了復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析，追溯了聚球藻屬藍(lán)細(xì)菌天然種群的形成過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn)，上述兩種理論模型均與測(cè)序數(shù)據(jù)不符。
研究指出，這個(gè)藍(lán)細(xì)菌種群占據(jù)了廣闊的生態(tài)位，覆蓋了一系列環(huán)境條件。不過(guò)其種群多樣性是源自于個(gè)體之間頻繁的遺傳物質(zhì)交換。這種交換發(fā)生的頻率很高，以至于研究人員將這些藍(lán)細(xì)菌視為準(zhǔn)有性群體。
在有性生殖的生物中，后代結(jié)合了兩個(gè)親本的基因，形成了新的基因組合。聚球藻屬藍(lán)細(xì)菌也符合這一規(guī)律，DNA廣泛轉(zhuǎn)移使后代普遍得到新的基因組合。在這樣的種群中，自然選擇是在基因水平上起作用，而不是整個(gè)基因組。
“從人類腸道到植物根系，微生物多樣性幾乎無(wú)處不在，"研究人員說(shuō)?！皢渭?xì)胞測(cè)序、蛋白質(zhì)組學(xué)、顯微成像等技術(shù)將幫助我們深入探索這些重要的微觀世界。"
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