细菌压力加倍减缓了进化

像其他生物一样，细菌经常不得不在恶劣的生活条件下生存。Plön马克斯普朗克进化生物学研究所的研究人员与芬兰的同事一起发现，一旦细菌暴露于两种压力因素而不是一种压力因子，细菌就会更缓慢，更低效地适应环境。这是由于不同基因的突变。较慢的进化速度导致人口规模较小。这意味着如果生物暴露于几种压力因素，进化可以采取不同的路径。

细菌很少独自生活;它们通常是暴露于各种压力因素的物种群落的一部分。他们通常可以通过以惊人的速度适应新的环境条件来对这些因素作出反应。通过废水进入土壤和水并以低浓度积聚的抗生素可以引发细菌耐药性的进化 - 即使这些浓度很低，它们只能轻微抑制细菌生长或根本不抑制细菌生长。然而，细菌不仅要与抗生素作斗争;他们还必须与掠夺者打交道。这就是为什么它们经常生长在不能被捕食性生物消耗的大型集落中。

通常，科学家研究单一应激因子对生物体的影响。Plön的马克斯普朗克进化生物学研究所以及芬兰赫尔辛基大学和Jyväskylä大学的研究人员现在研究了微生物在遇到多种应激因子时的行为问题。“我们模拟了实验室中的自然环境条件，并将细菌暴露于捕食者和抗生素。这使我们能够估计在户外找到抗生素抗性演变的可能性，”研究负责人Lutz Becks解释道。

抗生素和掠食者

在科学家的实验室中，细菌假单胞菌荧光必须应对抗生素和掠食性单细胞生物嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)。在短短的一段时间后，研究人员注意到细菌群体正在发生变化：细菌的生长速度慢得多，效率也低于仅仅暴露于其中一种因素的其他物种。此外，对抗生素的抗性更不常见。“细菌显然无法同时优化这两种属性，”Becks说。

在下一步中，科学家们分析了这些适应性的遗传基础。他们的研究结果表明，如果仅存在掠食性纤毛虫，那么改善对捕食者的保护的突变就会出现在细菌基因组的相同数量和相同位置。这同样适用于导致抗生素抗性的突变。然而，一旦两种压力因素影响细菌并且细菌必须对抗捕食者和抗生素，就会发生其他突变。这导致细菌对捕食者的保护和对抗生素的抗性进化得更慢并且效率更低。

因为如果它们同时面对掠食性纤毛虫和抗生素，细菌就不能保护自己免受捕食者的侵害，它们的数量比只需要保护自己免受掠食者攻击的数量要少。因此，几种压力因素似乎对抗生素耐药性是否发生以及发生频率以及细菌数量增加的程度有很大影响。

“无论是在湖泊还是在肠道中，微生物种群都是复杂的群落，许多物种必须在这些群落中竞争资源。微生物暴露的各种压力因素对它们的进化和存活率产生巨大影响。需要一些时间，直到我们完全理解所有这些因素的相互作用以及抗生素和杀虫剂的影响，“Becks解释道。

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