近日來(lái)自美國(guó)休斯頓大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家Timothy  Cooper及同事在菌群進(jìn)化研究中發(fā)現(xiàn)有益突變間存在著負(fù)性異位顯性現(xiàn)象，這一研究結(jié)果有將助于促使科學(xué)家們更深入地了解生物進(jìn)化機(jī)制。這一研究結(jié)果在線發(fā)表在6月3日的期刊《科學(xué)》（Science）雜志上。  



        “我們開(kāi)展這項(xiàng)研究的zui初動(dòng)機(jī)是希望了解生物體在不斷適應(yīng)環(huán)境變化的進(jìn)化過(guò)程中起重要影響的因子，”Cooper說(shuō)：“目前對(duì)于種群進(jìn)化中突變間相互影響的研究仍是進(jìn)化機(jī)制研究中一個(gè)較大的空白。我們的研究將幫助填補(bǔ)這一空白，推動(dòng)研究人員更深入地了解種群進(jìn)化機(jī)制。”



        在這篇文章中，Cooper及研究小組對(duì)一種已培養(yǎng)數(shù)千代的菌群進(jìn)行了重點(diǎn)研究。過(guò)去的研究結(jié)果表明相比于祖先菌群，這一菌群的環(huán)境適應(yīng)性提高了近35%。研究人員鑒別了菌群中產(chǎn)生的有益基因突變，并嘗試將所有的突變組合添加到祖先菌株中去。然而他們卻驚訝地發(fā)現(xiàn)突變組合以一種奇特方式發(fā)揮著效應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)這些促使細(xì)菌對(duì)環(huán)境適應(yīng)性增強(qiáng)的突變并沒(méi)有產(chǎn)生穩(wěn)定的效應(yīng)。隨著添加的突變逐漸增多，這些突變基因之間的相互干擾愈加顯著。看起來(lái)似乎所有的突變都在試圖完成相同的任務(wù)由此而產(chǎn)生了相互競(jìng)爭(zhēng)和抑制。 



        “研究結(jié)果表明隨著不斷添加新的有益突變，菌群對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性逐漸降低，”Cooper說(shuō)：“這有點(diǎn)像我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)賽場(chǎng)上看到的一樣，由*級(jí)明星組成的運(yùn)動(dòng)隊(duì)未必是zui的團(tuán)隊(duì)。”



        盡管Cooper的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展這項(xiàng)研究已有5年的時(shí)間了，然而他表示他們的工作還只是一個(gè)開(kāi)始，在未來(lái)他們將致力尋找能幫助他們預(yù)測(cè)種群進(jìn)化的機(jī)制的廣泛模式。隨著不斷加深對(duì)細(xì)菌突變相互作用的了解，這些研究發(fā)現(xiàn)將不僅能運(yùn)用于揭示天然的菌群，還將能用于探索人體內(nèi)菌群的進(jìn)化機(jī)制。



        除了Cooper，這一研究小組的成員還包括大學(xué)生Aisha  Khan，博士后工作人員Duy  Dinh，以及密西根州里大學(xué)Richard  Lenski教授，法國(guó)格勒諾布爾*大學(xué)的Dominique  Schneider。這一研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)國(guó)防部研究計(jì)劃局的資金支助。



        另外，在同一期的《Science》雜志上來(lái)自哈佛大學(xué)的Chris  Marx實(shí)驗(yàn)室研究了在不同培養(yǎng)基中不同細(xì)菌進(jìn)化生成的有益突變之間的相互作用，他們同樣發(fā)現(xiàn)了效益遞減這一廣泛的趨勢(shì)。