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加州大學(xué)河濱分校的研究表明自然選擇如何有利于騙子

2019-03-21 10:03:53 ? 來源：

相互作用是不同物種的成員之間的互動，有利于雙方，隨處可見 - 從傳粉媒介和他們授粉的植物之間的交流，到我們與有益微生物之間的共生互動。

自然選擇 - 生物體更好地適應(yīng)環(huán)境的過程往往能夠生存并產(chǎn)生更多的后代 - 然而，預(yù)測共生體應(yīng)該分崩離析。從他人的合作中獲得但不回報的個人(所謂的騙子)應(yīng)該出現(xiàn)并破壞共產(chǎn)主義的穩(wěn)定。然而迄今為止，令人驚訝的是，很少有這種作弊或不穩(wěn)定的證據(jù)存在。

加州大學(xué)河濱分校的一個生物學(xué)家團隊現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這種作弊的有力證據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，研究人群的自然選擇有利于作弊根瘤菌的研究，重點關(guān)注固氮細(xì)菌或根瘤菌與其長約530英里的加利福尼亞棲息地的豆科植物之間的相互作用。

這項研究出現(xiàn)在“生態(tài)快報”中，是第一個發(fā)現(xiàn)自然種群中的騙子菌株并展示自然選擇如何有利于它們的研究。

研究人員使用以前發(fā)布的數(shù)據(jù)庫來量化不同根瘤菌株的景觀豐度。他們關(guān)注的是Bradyrhizobium屬的自然發(fā)生的根瘤菌種群以及這些細(xì)菌棲息的本地一年生植物Acmispon strigosus。在這些數(shù)據(jù)集中，他們發(fā)現(xiàn)根瘤菌對寄主植物的益處越少，根瘤菌越常見。

“我們的數(shù)據(jù)顯示，自然選擇有利于欺騙根瘤菌，并支持預(yù)測根瘤菌通常可以破壞植物防御并進化為利用宿主，”生物學(xué)教授，進化，生態(tài)學(xué)和有機生物學(xué)系主任喬爾薩克斯說。研究小組。

“特別是在農(nóng)作物中，農(nóng)藝師已經(jīng)嘗試過 - 并且失敗了 - 幾十年來設(shè)計基于有益細(xì)菌的作物生物肥料，”他說。“在其他宿主系統(tǒng)中應(yīng)用細(xì)菌也面臨著類似的挑戰(zhàn) - 例如，益生菌很少影響宿主微生物。我們的數(shù)據(jù)集暗示了這些方法的潛在缺陷;具有自身進化興趣的細(xì)菌可能會破壞這些相互作用的穩(wěn)定性。 “薩克斯解釋說，有益細(xì)菌越來越被認(rèn)為是人類健康以及作物和牲畜生產(chǎn)力的關(guān)鍵。然而，很少有人了解這些細(xì)菌服務(wù)在自然系統(tǒng)中的變化程度以及調(diào)節(jié)它們的力量。

在他們的論文中，研究人員展示了細(xì)菌共生體的益處如何隨著空間和時間而變化，以及這些系統(tǒng)的進化速度有多快。

“我們經(jīng)常認(rèn)為細(xì)菌的服務(wù)是固定的，但這根本不是真的，”薩克斯說。“正如每個人在我們可以測量的幾乎任何特性中變化很大，細(xì)菌種群的變化更大。了解這種變異及其驅(qū)動因素將是有效利用這些細(xì)菌達(dá)到我們自身目的的關(guān)鍵。”

他的團隊已經(jīng)積極致力于更好地了解如何利用有益細(xì)菌來改善植物生長。初步數(shù)據(jù)表明，仔細(xì)選擇細(xì)菌變種以避免使用有害菌株至關(guān)重要。

“簡單地將有益細(xì)菌施用于作物通常是不夠的，因為預(yù)計在這些種群中潛伏著菌株，”薩克斯說。

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