突變讓大腸桿菌與宿主互惠

本報訊 《自然—微生物學》8月4日發表的一篇論文指出，珀椿象與一個大腸桿菌實驗菌株之間的互惠（或共生）作用能通過大腸桿菌的一個單一突變進行快速改造。研究結果或幫助科學家理解有益微生物如何與它們的宿主共同生長，以及驅動這種關系的分子機制。

微生物通常與宿主是共生的關系，這意味著雙方都能從這種關系中受益。共生現象在自然界很普遍，無論是人類與他們的腸道微生物群，還是植物和定植在其根部的微生物，抑或是常與一兩個微生物共生的昆蟲。不過，科學家尚不清楚宿主與微生物間的這種共生關系是如何出現的。

筑波市日本國立產業技術綜合研究所古賀隆一、深津武馬和同事利用珀椿象研究了大腸桿菌的演化——這類細菌通常不會與這種昆蟲共生。

研究人員在珀椿象腸道定植了一株能快速演化的大腸桿菌，并跟隨昆蟲協同演化了12代（約兩年）。起初，大腸桿菌定植降低了昆蟲存活率，減小了昆蟲的體型，讓它們變得更偏棕色而不是綠色。

不過，從第7代開始（約1年之后），演化后的大腸桿菌就能支持健康的珀椿象。進一步研究還揭示了這些微生物都有一個讓它們對珀椿象有益的單一突變。

研究人員總結道，研究結果表明對宿主有益的共生關系能快速演化而來，或許解釋了為何這類微生物關系在自然界普遍存在。

德國耶拿市馬克斯·普朗克化學生態學研究所Martin Kaltenpoth在一篇相關文章中指出，該研究在創造一組既能體現自然界這種多樣性又易于操作的系統方面“前進了一大步”， 讓科學家能從分子層面到生物體層面解析和操控宿主—共生菌相互作用。