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动、植物进化能够预测吗?

2006-05-24 14:11 CNET News CNET News 阅读 0
核心摘要: 美国赖斯大学科学家通过研究嗜热脂肪芽孢杆菌的进化实验,发现微生物在应对相同环境压力时,会重复出现相同的基因突变,表明进化可能具有可预测性。这一发现有助于开发更长效的抗生素,通过预测抗药基因的进化路径来应对细菌耐药性问题。

据美国赖斯大学科学家2006年的初步研究发现,人类或许可以预测动植物为应对环境变化而进化的方式。研究负责人山木友夫教授介绍,通过对嗜热脂肪芽孢杆菌进行实验,观察其如何适应不同环境。实验中,为应对同样的环境威胁,分离出的不同代优势菌株最终都形成了相同的突变基因。

如果科学家能够预测微生物如何适应环境变化,就能开发出不易失效的抗生素,因为细菌常因后代基因突变而产生抗药性。换言之,若能阐明抗药基因的进化机制,就可能找到解决抗药性问题的方法。

研究人员创造了一种不能在高温下生存的突变菌株。正常情况下,该细菌能在高达73摄氏度下存活。突变菌株含有一个突变基因,其野生型能表达一种使细菌在高温下存活的蛋白质,而突变型则不能。

科学家将突变菌株置于温度缓慢平稳上升的环境中,研究不同代细菌如何适应温度变化。在后续培养中,产生了成千上万的新基因突变体,但只有约700个细菌恢复了野生型基因的功能。

一个名为Q199R的突变基因出现得非常早,含有该基因的细菌在长达500代的繁殖中成为优势菌株。然而,Q199R基因在62摄氏度以上无法保护细菌。在那一温度下,出现了五个新的菌株,它们都含有略微不同的Q199R基因,其中三个几天后死亡,另外两个继续存活了三周。

研究小组重复实验,培养出同样的突变体。因此,研究者认为实验显示进化发育能够被预测。山木教授表示:“研究表明,在同一条件下,生物分子适应环境的通路是可以复制的,并非高度可变。最令人吃惊的是,大约2000万个突变体中只有6个具有竞争优势,这说明适用于特殊分子反应的分子通路非常少。”

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