无线电性的演变是比以前认为的更复杂

科学作家Lucie Sammicheli著

细菌的辐射抗性首先通过DNA修复机制的适应而进化,然而随着进化的继续,更多的突变积累,更多的细胞代谢过程受到影响。目前还不清楚哪一组突变提供了高水平的抗性。研究表明,通过进化获得的抗辐射能力可能独立于其他机制,如抗极端干燥(干燥)。

地球上最顽强的生物体被称为极端微生物,它们可以在极端干燥、极端寒冷、空间真空、酸性、甚至高强度辐射等极端条件下生存。到目前为止,最难对付的似乎是细菌耐辐射球菌-能够在比致命剂量大一千倍的辐射中存活。但到目前为止,科学家们仍然对地球上几种生物的抗辐射能力是如何进化而来的感到困惑,这些生物自然地受到太阳磁场的保护而不受太阳辐射的伤害。虽然一些科学家认为,嗜极生物的抗辐射能力可能是与其他抗辐射能力一起进化而来的,比如抗干燥能力,但一个问题仍然存在:哪些基因与抗辐射能力具体相关?

为了解决这个问题,考克斯博士的团队,在威斯康星大学麦迪逊分校,决定“让细胞告诉他们”大学。开始与自然非耐药细菌研究人员,大肠杆菌,它暴露于高水平的照射反复循环。经过多轮的辐射暴露和生长后,一些抗无线电群体出现了。使用全基因组测序,研究人员研究遗传存在于每个耐无线电人口的改变和确定为细菌突变提供的无线电通电阻。

在他们的第一项研究中,考克斯博士的团队从暴露大肠杆菌至50轮电离的(Bruckbauer等人2019b)。经过约10轮,一些抗无线电人群出现了,50后,他们的遗传图谱的研究强调负责无线电阻三个突变 - 所有链接到DNA修复机制的基因。在这里,在他们的新研究中,球队暴露细菌50多轮的辐射暴露和选择。

该成果发表于万博亚洲体育微生物学前沿表明该种群具有抗辐射性大肠杆菌,继续进化,亚种群出现。令人惊讶的是,第一组电离引起的辐射抗性主要与三种突变有关,而第二组电离引起了数百种突变,包括几个基因的大量缺失和重复。


高耐辐射的生理学大肠杆菌实验进化供选择的100次循环后
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他说:“在这项新试验中,我们培育的四个人群现在已经达到了无线电抗性水平,接近我们所见的水平耐辐射球菌。由于目前审判的进展,基因组变化已被证明是远远超过预期的更为复杂“。考克斯博士说。虽然这是很难找出所有有助于无线电通电阻的增加,这一次的突变,研究人员表明多个蜂窝代谢受到影响(ATP合成,铁 - 硫簇的生物合成,尸胺的合成,和活性氧应答)。

此外,这项研究证明了无线电阻力可以开发水平耐辐射球菌,独立抗干燥。随着对辐射的阐述和实验进化的继续,更多关于如何诱导细菌的辐射抗性的数据被收集起来。有朝一日,这将构成一个宝贵的突变工具箱,用来制造抗辐射益生菌,帮助接受放疗的病人或暴露在太空辐射下的宇航员。

诱导的耐辐射大肠杆菌,进化复杂的突变概况,作为实验进化的继续和水平的耐辐射增加。图片:M. M. Cox和合著者

来源文章:高耐辐射的生理学大肠杆菌实验进化供选择的100次循环后

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