自然选择偏爱那些产生遗传变异的能力更强的人。
有些赌徒成功的秘诀是把牌藏在袖子里,使他们有更大范围的手牌可以玩。一些细菌也是如此,它们巨大的遗传变异能力帮助它们进化并适应快速变化的环境。
现在研究包柔氏螺旋体burgdorferi这种细菌会导致莱姆病,这表明进化能力本身就是自然选择的目标。研究结果于今天发表于PLoS病原体1.
费城宾夕法尼亚大学的进化生物学家、主要作者达斯汀·布里森说:“还有其他数据表明,在可进化性上可能存在选择,但这是第一个对数据没有任何其他混淆答案的例子。”
b . burgfdorferi即使它的动物宿主产生了强烈的免疫反应——通过调整其主要表面抗原VIsE的形状和表达来逃避这些防御,它也会引起慢性感染。一系列未表达的基因序列被组织成“卡带”,与VIsE基因重组,改变产生的蛋白质,使其逃避宿主免疫系统的检测。
德克萨斯州休斯顿大学的进化生物学家蒂姆·库珀说:“他们提出了一个聪明的例子,即这些盒子中的变异告诉你一些关于进化的东西,而结果支持了这一观点。”
研究人员在12个菌株中研究了盒式基因序列的分子进化b . burgdorferi.他们发现,自然选择似乎更青睐那些基因变异更大的细菌,因此更有能力产生不同版本的抗原。
布里森说:“录音带的多样性本身不应该成为一种选择性优势,因为它们没有被表达出来,也没有做任何其他事情。”“但我们确实发现了物竞天择的证据,所以问题是,除了可进化性,它还能是什么?”
布里森还检查了b . burgdorferi在20世纪90年代被他的合著者,列克星敦肯塔基大学莱姆病研究员布莱恩·史蒂文森冷冻。史蒂文森在实验中用一种细菌感染小鼠,并在一年后重新分离这些生物体,以观察它们是如何进化的,之后收集了这些样本。当他和布里森重新检查样本时,他们发现沉默磁带基因序列的变化比基因组其他部分的变化更常见。
“生物体应该倾向于应对未来的环境,这很有道理,但当你开始思考这可能是如何发生的,就不那么明显了,”保罗·雷尼说,他是新西兰奥克兰高级研究所和德国马克斯·普朗克进化生物学研究所(Plön)的进化遗传学家。“这些人很清楚地表明,自然选择可以导致对未来环境有更大反应能力的类型的进化。”
参考文献
格雷夫斯,C. J.,罗斯,V. I. D.,史蒂文森,B.,斯尼高夫斯基,P. D.和布里森,D.。公共科学图书馆Pathog。http://dx.doi.org/10.1371/journal.ppat.1003766(2013)。
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Hoag, H. Lyme细菌表明可进化性是可进化的。自然(2013)。https://doi.org/10.1038/nature.2013.14176
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