您现在的位置是:首页 >国外科研 2019-10-10 10:10:02

果蝇中微生物组的改变可推动进化变化

你就是你吃的东西”一词具有新的含义。在对果蝇或果蝇果蝇的实验中,宾夕法尼亚大学的研究人员发现,在果蝇的食物中添加不同种类的微生物会导致种群遗传分化,仅在五代人的时间内就发生了重大的基因组变化。

“我们的工作是很有启发的是微生物群落组成的驱动器,至少部分,如何生物体他们生活的不断发展,”保罗·施密特,在宾夕法尼亚大学的生物学家和资深作者的工作,它出现在杂志说PNAS。“在如此短的时间范围内进行的实验中我们可以看到这种效果,这表明微生物具有的适应性效果令人难以置信。”

与实验室实验不同的是,环境的各个方面都受到控制,从苍蝇的遗传学到温度和饮食,为了扩大这两种实验之间的差异,这些实验是在宾夕法尼亚大学Pennovation Works的户外进行的。该设置更紧密地反映了自然环境,受天气,季节变化的影响,甚至散布在机壳中的奇特蜘蛛或斑点斑点。

尽管有这些外部因素的潜在影响,研究人员仍然发现微生物组的转变对果蝇种群的基因组具有重大影响,这一事实使这一发现更具说服力。

我认为可以说我们保留了尽可能多的生态现实主义,但以发现较大的影响为代价是公平的。我们只是改变了果蝇饮食中这些微生物的相对丰度,就足以看到效果。”

施密特(Schmidt)和该论文的主要作者博士后塞思·鲁德曼(Seth Rudman)利用了这样一个事实,即与人类等其他生物相比,果蝇具有相对简单的微生物组。

鲁德曼说:“如果对哺乳动物的微生物组进行调查,发现在肠道中发现的许多细菌都是未知的。” “但是果蝇却不是这样。果蝇在微生物组中只有大约100种。”

对于这种类型的研究,果蝇的其他好处包括它们的繁殖时间短(一个人可以在几个月内研究几代),以及可以将其繁殖到极高的种群数量这一事实。在这种情况下,每个实验意味着成千上万只苍蝇。

从早期的工作中,科学家们就暗示微生物组与果蝇适应性的变化有关。来自北方纬度更高的苍蝇往往将更多的乳杆菌细菌作为其微生物组的一部分,并且寿命更长,卵更少,对压力的耐受性更高。另一方面,更偏南的人群倾向于拥有更多的醋杆菌属细菌,寿命较短,卵更多,并且耐压力较小。实验室的工作表明,将果蝇暴露于这两种类型的细菌也具有相同的特征。

但是微生物能推动整个蝇类种群的进化吗?为了对此进行测试,Schmidt,Rudman和同事设计了一种实验装置来操纵果蝇的微生物群。他们将几千只苍蝇引入到数个2立方米的室外网状围栏中,并用地被和桃树装饰。他们在某些围栏中改变了食物的种类,并补充了醋杆菌或乳杆菌。

研究人员证实,喂食改变了果蝇的微生物组,尽管只是微不足道。然而,足以影响他们的基因。将研究开始时果蝇的基因组与结论进行比较,经过五代人的研究,研究小组可以找出某些等位基因(一种基因的变体)的频率发生明显变化,这与已经观察到的一致在苍蝇的自然种群中。

鲁德曼说:“我们发现在乳杆菌溶液笼中更常见的等位基因在北部,而乳杆菌本身更常见,这在北部也更常见。” “并且在醋杆菌属笼子中更常见的等位基因在南部,而醋杆菌属更常见的等位基因也在南部。”

对于研究人员而言,这一发现将微生物影响的重要性推向了现实。

施密特说:“最重要的是,微生物推动了快速的适应。”

这组作者说,这种作用是否会转化为人类和其他动物尚待进一步研究,但是许多研究都强调了微生物组的有效作用。

在未来的工作中,研究人员将翻转脚本,进行测试,以查看果蝇的遗传特征变化是否影响哪些微生物可以在其微生物群落中立足。他们还将更深入地探讨精确确定变化的微生物组如何影响其宿主。

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