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细菌性选择的论据

秒速飞艇官网传递DNA的进化压力可以产生在生存的斗争中毫无意义的行为。公羊在争夺女性的斗争中抨击;孔雀长出精致的尾羽,吸引配偶和捕食者。性选择有时可以解释自然选择本身无法解决的现象。但细菌可以表现出性选择吗?在9月4日发表在“微生物学趋势”杂志上的一篇意见文章中,埃克塞特大学的研究人员认为某些细菌可能存在。

细菌通常克隆自身繁殖,但也知道它们会交换DNA。供体细菌细胞可以在称为侧向基因转移的过程中将基因转移到受体细胞,这可以通过三种机制发生:转导,结合和转化。该研究小组认为,这种DNA交换(特别是转化)有时可能受到性选择的支配。

“转化和其他形式的DNA转移在几乎所有类型的细菌中都非常普遍,并且对它们的进化产生巨大影响。例如,细菌可以吸收来自其他菌株和物种的抗生素抗性基因,对人类健康产生深远影响,”埃克塞特大学的第一作者米歇尔沃斯说,他是微生物学家。“因此,重要的是要确切了解他们为什么要进化释放并吸收DNA。”

在转化过程中,供体细胞通过主动将其从细胞中泵出或通过简单地破裂和溢出其内容物而将其DNA释放到周围环境中。然后,受体细胞可能会摄取自由漂浮的DNA并将其整合到自己的基因组中。当受体细胞随后克隆自身时,它会传播基因组,该基因组主要是自身DNA,但具有供体DNA的片段。

科学家有几个理论解释为什么细菌这样做。一些专注于自然选择以及新的供体DNA如何有益于细胞存活。其他人认为转化不是关于自然选择,而是其他功能,例如使用来自环境的DNA作为食物或修复,以及遗传混合只是偶然的副产品。Vos和他的同事认为,尽管自然选择必须对DNA释放和摄取起作用,但性选择可能会带来额外的好处。

“我们提到的一个类比,对一些人来说会引起争议,分别是DNA释放和摄取,分别是男性和女性的功能,”Vos说。“雌性和雄性的功能是由配子的大小决定的 - 大蛋或小精子 - 当然,细菌没有配子。”

但Vos和他的同事们看到了细菌转化和其他生物体性选择之间的几个可测试类比。例如,细菌将能量投入DNA释放,雄性动物投入精力创造大量精子 - 同样需要昂贵的DNA摄取和繁殖,并投入能量来创造卵细胞,其中只有一半的遗传物质来自母体。 。未来的研究可以研究不同细菌物种在转化中投入多少能量,哪些细菌传递更多的DNA,以及这些细菌为这些细菌带来了什么优势。

性选择有时会导致胁迫,其中(通常)男性会进化攻击性策略以强迫女性进行交配。这又反过来选择女性抵抗胁迫。在细菌中,强制可以采取释放化学信号的形式,引发其他细菌吸收DNA。在性选择的另一个可能的例子中,最近的研究发现一些细菌物种在选择性裂解(破裂)不相关的菌株后摄取DNA,这可以预期增加从破裂的细胞中摄取新的适应性基因的机会。

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