微生物交叉养通过将依赖突变物与其独立祖先分离而稳定
Olivia F Schakel1, Ryan K Fritts1,2, Anthony J Zmuda1,3
1Department of Biology, Indiana University, Bloomington, IN 47405, United States.
The ISME journal
|June 26, 2025
概括
如果空间结构允许突变物通过交叉养获得必需的营养素,即使没有生长优势,微生物基因损失也可能是有利的. 这促进了突变者及其祖先在细菌群落中的共存.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 进化生物学 进化生物学
- 系统生物学 系统生物学
背景情况:
- 当基因功能昂贵并且可以通过交叉养代替时,微生物基因损失被假设是有益的.
- 然而,来自交叉养的低代谢物度可以限制依赖突变的生长率.
研究的目的:
- 定义在三成员细菌群体中支持功能丧失突变的条件.
- 研究空间结构在基因损失突变体的生存和丰富中的作用.
主要方法:
- 三种细菌物种的实验和模拟共同培养:Rhodopseudomonas palustris (生产者),Vibrio natriegens (祖先) 和一个依赖NH4+的V. natriegens突变体.
- 操纵空间结构,改变突变者与祖先和生产者之间的距离.
主要成果:
- 在统一的条件下,由于有限的NH4+可用性,祖先超越了突变者.
- 空间结构化的环境,将突变物与祖先分开,同时保持NH4+接入,防止了突变物灭绝.
- 突变丰富发生在没有增长率优势的情况下,允许与祖先共存.
结论:
- 交叉养可以使功能丧失突变持续存在,即使在均条件下有害.
- 空间结构对于交叉养突变体的生存至关重要,因为它可以减轻与祖先的竞争.
- 这项研究重新定义了基因丢失和交叉养可以推动微生物社区动态的条件.
