德国马尔堡马克斯·普朗克陆地微生物研究所的研究人员分析了白蚁肠道中共生细菌的代谢能力的进化发展。

目前发表在《mBio》上的研究结果表明，某些细菌菌株实际上可能已经开始从有益细菌转变为寄生虫。

不仅人类或反刍牛的肠道中生活着无数微生物。许多白蚁物种的肠道以难以消化的木材成分的分解为食，它们的肠道中充满了许多单细胞助手，即所谓的鞭毛虫。这些反过来又被细菌定殖。细菌内共生体生活在真核鞭毛虫内部或之上，并为它们提供白蚁肠道中的营养。

由马尔堡·马克斯·普朗克科学家安德烈亚斯·布鲁恩(Andreas Brune)领导的研究小组希望更好地了解共存的细节，尤其是细菌在全球范围内重要的代谢性能。这是因为白蚁微生物对全球甲烷平衡的贡献并非微不足道。此外，微生物共生体将木材成分转化为潜在有价值的建筑材料的能力多年来也引起了研究人员的兴趣。

内微生物：进化研究的一个很好的例子

在最新的研究中，Andreas Brune 的团队研究了鞭毛虫和细菌之间的伙伴关系是如何产生的，以及细菌的代谢性能如何与这种进化发展相关。这种方法通常受到以下事实的限制：不再有任何近亲在宿主细胞之外独立生活。在这种情况下，研究人员很幸运：一组称为内微生物菌的细菌包含鞭毛虫的自由生活形式和内共生体。

研究人员利用宏基因组测序分析了与不同白蚁相关的细菌菌株的遗传信息。 “当我们查看结果时，我们意识到，随着时间的推移，栖息在鞭毛虫中的内微生物菌失去了许多基因，”博士 Undine Mies 解释道。小组中的学生。然而，这种损失可以通过从其他肠道细菌转移基因获得新功能来补偿。

水平基因转移提供新的代谢能力

密斯说：“通过接收环境中其他细菌的基因，细菌能够更好地转换其新陈代谢以利用其他能量供应，例如磷酸糖。” “这一结果强调了这种水平基因转移对于生物体的共同进化有多么重要。”

数据还显示，在这一进化过程中，能量代谢如何从葡萄糖转变为磷酸糖，并最终完全丧失分解糖的能力。

相反，细菌获得了从宿主环境中摄取富含能量的化合物(ATP/ADP 逆向转运蛋白)的转运机制，这对于寄生细菌来说是典型的。布鲁恩解释说：“一些内微生物谱系中几乎所有生物合成能力的丧失和转运蛋白的获得表明细菌和肠道内鞭毛虫之间最初的互利关系可能正在下降。”

“下一步，我们现在想要调查内微生物共生体的原始任务在多大程度上被其他次级共生体取代。这将有助于普遍理解自然如何避免共生体进化中的死胡同。 ”

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