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美科学家揭示物种间相互作用重要性(图)

 

美科学家用试验揭示了物种间相互作用的重要性。(图片提供:《自然》)

  作者:祝魏玮

  本报讯 一个拥挤的“空间”怎么看也不像适合生物生长的最佳环境,然而两种土壤细菌似乎让一切都成为了可能。近日,据《科学》杂志在线报道,一项新的实验显示了两类生物物种是如何在这种难以捉摸的环境下达到进化、共存并迅速发展为一个整体的。

  生物膜是微生物群落专门的生存环境,在这种环境中,它们通过一种自身分泌的细胞外聚合物材料与外界隔绝。

美国奥克兰大学进化遗传学家Paul Rainey说:“这种无处不在的微生物垫也称生物膜,而这个由成百上千个微生物组成的生物群体甚至‘武装’到了人的牙齿。这样形成的微生物垫在复杂性和生物多样性方面可以与热带雨林相比。它所承受的选择压力很可能要求各种细菌之间要有强烈的相互作用,而利用一个只含有两个物种,即土壤中的恶臭假单胞菌和不动杆菌的简单群落所作的一个实验正好反映了这种关系有多么紧密。”

  而若以对两个物种都有利的方式改变该群落的物理结构,会导致其中一个物种的基因组发生一个简单的突变。在缺少一个伙伴的情况下,这种突变将是有害的。这一体系说明了物种间相互作用的重要性,并且对关于这些相互作用演化方式的研究工作也可能有用。这项试验由Rainey和丹麦科技大学的Susse Kirkelund Hansen等人组成的研究团队完成。

  该研究团队确切估算了这些微生物在各种条件下的生理状况以及生存条件。在对比实验中,研究人员分别将一些微生物放在一个300毫升大小的定向循环容器和一个4毫升大小的密闭容器中,结果发现恶臭假单胞菌以不动杆菌为食。在大多数情况下,研究人员给这些微生物的营养物是苯甲醇;经过试验,研究人员发现不动杆菌可以处理这些苯甲醇,而恶臭假单胞菌则必须通过代谢变化处理这些有机化合物(苯甲醇)。

  研究人员对这两种微生物的生长和形态变化进行了持续观察,结果发现单向循环容器内的微生物没有太多变化,恶臭假单胞菌仅仅生存在苯甲醇高度聚集以吸引不动杆菌的地方。但在载玻片上,一群生物体开始生长起来;起初这两种生物并没有混合生长,而是各自生长并聚合,10天后,恶臭假单胞菌和不动杆菌簇叶丛生。

  值得注意的是,这种交互作用是可以遗传的。当研究人员将这两种微生物重新混合放在一个新的流动容器中,仅过一天,这两类微生物就开始簇叶丛生。通过在恶臭假单胞菌基因中引进变种基因,Kirkelund Hansen发现,即使是低氧状态或加入其他外力也无法阻滞基因变化的恶臭假单胞菌的生长动机。该研究团队的这项研究成果发表在最近出版的《自然》杂志上。

  美国普林斯顿大学生态学家Simon Levin说:“这是一项激动人心的发现,它阐释了生物群体快速进化的时间量程。同时对进化生态学研究中一系列基本问题的解决也有着潜在影响。”

(责任编辑:buyi)
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