科學(xué)家展示了南加州近海微生物的進(jìn)化原理

在南加州近海的海浪中，細(xì)菌戰(zhàn)與生命本身一樣古老。

USC海洋生物學(xué)家在這里完成了一項(xiàng)全面的新研究，該研究表明細(xì)菌和病毒采用的策略相互競(jìng)爭(zhēng)。他們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論時(shí)間，季節(jié)或地點(diǎn)如何，都將發(fā)生不太可能的僵局，這證明了“紅色女王”的進(jìn)化原理。

南加州大學(xué)多恩西費(fèi)大學(xué)文學(xué)院的研究主要作者和海洋生物學(xué)家杰德·富爾曼說(shuō)：“生物學(xué)中的紅女王概念意味著一個(gè)物種能夠在適當(dāng)?shù)奈恢每焖龠\(yùn)轉(zhuǎn)，這就是我們?cè)谶@些微生物群落中發(fā)現(xiàn)的。” 藝術(shù)與科學(xué)。“這是進(jìn)化生物學(xué)的現(xiàn)代宗旨之一，我們的觀察非常適合該框架。”

該研究今天發(fā)表在《自然微生物學(xué)》上。

這場(chǎng)微觀微生物沖突的戰(zhàn)場(chǎng)是洛杉磯和卡塔利娜島之間的一片太平洋。這些水域緊鄰美國(guó)一些最受歡迎的海灘。

海洋充滿(mǎn)了病毒和細(xì)菌;它們是地球上最古老，最多樣化的生物。盡管體積很小，但如果將它們放在一起，它們就占了海洋中所有活物重量的90%。它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，回收養(yǎng)分并影響地球的氣候。自生活開(kāi)始以來(lái)，它們就一直在海洋中，并且它們大多不會(huì)打擾游泳者和游泳者。但是他們彼此不好。

病毒一直在試圖感染藻類(lèi)和細(xì)菌。乍一看，這場(chǎng)戰(zhàn)斗似乎是不平衡的，因?yàn)椴《具h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他海洋生物。一杯海水可以容納10億個(gè)病毒顆粒。但是，細(xì)菌依靠對(duì)策來(lái)保護(hù)自己。

南加州大學(xué)的科學(xué)家試圖解釋為什么斗爭(zhēng)是僵局。

富爾曼說(shuō)：“令人震驚的是，盡管海洋細(xì)菌的宿主(主要是細(xì)菌)具有防御自身的能力，但其每毫升海水中約1000萬(wàn)種驚人地豐富的海洋病毒如何以如此高的豐度持續(xù)存在，”

研究人員在2009年至2014年夏季的五年中，幾乎每個(gè)月都對(duì)地表海水進(jìn)行了采樣，歷時(shí)5年。他們分析了10億多條基因序列，以對(duì)不同類(lèi)型的病毒進(jìn)行分類(lèi)。他們將這些發(fā)現(xiàn)與天氣和海洋條件以及細(xì)菌種群進(jìn)行了比較。

出現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

病毒群落保持穩(wěn)定。幾乎所有樣本中都鑒定出約95%的相同病毒種類(lèi)。穩(wěn)定性隨著時(shí)間和位置而持續(xù)。盡管先前已經(jīng)報(bào)道了類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)，但這項(xiàng)新研究是獨(dú)特的，因?yàn)闆](méi)有其他研究表明在如此長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)具有這種程度的穩(wěn)定性。

在每種病毒種類(lèi)中，不斷有突變的突變體，每個(gè)突變體在整個(gè)種群中只占了幾個(gè)月的時(shí)間?？茖W(xué)家們說(shuō)，這種動(dòng)蕩使病毒比宿主的防御能力領(lǐng)先一步，這意味著它們需要不斷變化才能生存。

這項(xiàng)研究說(shuō)，海洋中微生物之間的動(dòng)態(tài)“非常類(lèi)似于紅女王動(dòng)態(tài)，這是由于生態(tài)和進(jìn)化機(jī)制而引起的種群內(nèi)基因型快速變化”。

紅色女王假說(shuō)提出，有機(jī)體必須不斷適應(yīng)傳播，否則將在競(jìng)爭(zhēng)者不斷變化的環(huán)境中死亡。USC研究是展示自然界任何地方這種進(jìn)化動(dòng)態(tài)的極少數(shù)研究之一。

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