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土壤中的細(xì)菌多樣性受冰河時(shí)代的影響

2019-01-22 09:48:08 ? 來(lái)源：

從藥物的角度來(lái)看，很少有微生物像鏈霉菌一樣有價(jià)值：這一類(lèi)細(xì)菌是目前使用的80%抗生素的來(lái)源。一項(xiàng)關(guān)于其在北美土壤中分布的新研究表明，多樣性的梯度與緯度相對(duì)應(yīng)，并指向南方和威斯康星州作為獨(dú)特的熱點(diǎn)。

研究的資深作者，綜合植物科學(xué)學(xué)院土壤與作物科學(xué)部副教授丹·巴克利說(shuō)：“你可以在這個(gè)星球上的任何地方找到鏈霉菌。” “關(guān)于他們最有趣的事情之一就是他們生產(chǎn)了大量的抗生素。目前的想法是他們生產(chǎn)抗生素以保護(hù)他們的草坪 - 從字面上和比喻上 - 彼此和其他微生物。”

自從1944年發(fā)現(xiàn)第一種成功的以鏈霉菌為基礎(chǔ)的抗生素治療結(jié)核病以來(lái)，利用這一屬的多樣性一直是抗生素發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先事項(xiàng)。巴克利和他的研究小組確信，在這些抗生素強(qiáng)國(guó)中實(shí)現(xiàn)潛力的一個(gè)關(guān)鍵是更好地了解細(xì)菌的進(jìn)化歷史和生態(tài)。他們分析了來(lái)自北美15個(gè)地點(diǎn)的樣本，包括草坪，草地和舊田地下的土壤，產(chǎn)生了900多種菌株，代表了鏈霉菌屬家族樹(shù)中100多個(gè)不同的群體。但正是這種多樣性的模式引起了巴克利和他的團(tuán)隊(duì)的興趣。

“我們看到了強(qiáng)烈的區(qū)域模式，例如某些菌株僅存在于東北或南方，”巴克利說(shuō)。“南方的多樣性較高，北方較低，與緯度相對(duì)應(yīng)。雖然在植物和動(dòng)物中觀察到這種模式，但這是首次顯示微生物多樣性緯度梯度的研究之一。”

確定多樣性的一般模式也使得例外非常清楚，包括威斯康星州無(wú)漂移區(qū)的高度多樣性，這是該州西南部的一個(gè)小區(qū)域。無(wú)漂移區(qū)逃離了威斯康星州冰川，該冰川在3萬(wàn)至1萬(wàn)年前覆蓋了幾乎所有加拿大和美國(guó)北部。

“這是整個(gè)研究中最多樣化的樣本，也是整個(gè)非洲大陸許多其他地方最多的，”巴克利說(shuō)。“因此，在未來(lái)的工作中，這是一個(gè)適合更多采樣的地方。”

多樣性的緯度梯度支持巴克利的假設(shè)，即歷史氣候變化，特別是從北到南席卷的重復(fù)冰期，是塑造微生物多樣性的關(guān)鍵因素。此外，他的研究小組的數(shù)據(jù)顯示，重復(fù)范圍擴(kuò)大和收縮的周期似乎已經(jīng)將塑造細(xì)菌多樣性的優(yōu)勢(shì)放在運(yùn)氣和機(jī)會(huì)上，而不是自然選擇的生存最適合的壓力。

“每次冰川接近時(shí)，它都會(huì)形成一塊干凈的土壤，因?yàn)殡m然孢子是耐用的，但它們不能存活數(shù)千年，”巴克利說(shuō)。“所以你可以想象，對(duì)于第一批到達(dá)的微生物，它就像是應(yīng)許之地，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)，它們可以?huà)哌^(guò)環(huán)境。”

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