不对称的代谢适应破坏了微生物同的稳定性

科学领域:

• 微生物生态学 微生物生态学
• 合成生物学 合成生物学
• 进化生物学 进化生物学

背景情况:

• 在微生物群落中,依赖于代谢物交换的合成相互作用是常见的.
• 在辅食微生物之间建立稳定的代谢物交换是具有挑战性的.
• 工程化辅食性大肠杆菌菌株被用于研究合成力学动力学.

研究的目的:

• 研究工程微生物同关系的稳定性和进化动态.
• 了解导致合作性微生物联盟崩的因素.
• 探索在微生物相互作用中代谢可塑性和自私现象型的作用.

主要方法:

• 为了相互的氨基酸依赖,设计了两种辅助性大肠杆菌菌株.
• 利用来自罕见的入侵实验来评估联盟的形成和稳定性.
• 在25天内进行实验室进化实验.
• 执行动态代谢测试以分析代谢物的生产和利用.

主要成果:

• 通过依赖频率的选择稳定了同位体联盟的快速形成,达到2:1的lysine-to-arginine auxotroph比率.
• 进化不稳定导致联盟崩, lysine-auxotroph (ΔL) 细胞占主导地位.
• 一个"自私的" ΔL 现型的出现,阿尔金因的生产减少,以及对素的利用.
• 在ΔL细胞中的代谢可塑性允许适应 lysine的可用性,使得竞争性排除 arginine-auxotroph (ΔA) 细胞.

结论:

• 不对称的代谢反应和自私现象型的演变使微生物缩不稳定.
• 平衡的代谢交换对于合成微生物联盟的可持续性至关重要.
• 这项研究提供了关于微生物合作和冲突的进化机制的见解.