根据11月24日发表在《科学》杂志上的一项新研究，大肠杆菌进化出抗生素耐药性的能力可能比科学家之前认为的要强得多。

在SFI外部教授AndreasWagner的领导下，研究人员通过实验绘制了一种大肠杆菌蛋白的260,000多种可能的突变图谱，这种蛋白在接触抗生素甲氧苄啶时对于细菌的生存至关重要。

经过数千次高度真实的数字模拟，研究人员发现，大肠杆菌蛋白所有可能的进化路径中，有75%最终赋予细菌如此高水平的抗生素耐药性，以至于临床医生不再给予抗生素给患者甲氧苄啶。

“本质上，这项研究表明，像大肠杆菌这样的细菌可能比我们最初想象的更善于进化出对抗生素的耐药性，这对于理解进化生物学、化学和其他领域的各种系统如何适应和进化具有更广泛的意义，”瑞士苏黎世大学的进化生物学家瓦格纳说。

除了发现有关抗生素耐药性的新的、可能令人担忧的发现外，研究人员的工作还对长期存在的关于健身景观的理论提出了质疑。这些基因图谱代表了有机体(或其一部分，如蛋白质)对其环境的适应程度。

在适应度景观中，景观上的不同点代表生物体的不同基因型，这些点的高度代表每种基因型对其环境的适应程度。在进化生物学术语中，目标是找到最高峰，这表明最适合的基因型。

关于适应度景观的流行理论预测，在高度崎岖的景观或具有多个适应度峰值的景观中，大多数进化的种群将被困在较低的峰值，永远不会达到进化适应的顶峰。

然而，由于缺乏足够大的适应度景观的实验数据，迄今为止测试这一理论一直非常困难。

为了应对这一挑战，Wagner及其同事使用CRISPR基因编辑技术为大肠杆菌二氢叶酸还原酶(DHFR)蛋白创建了迄今为止组合最完整的适应度景观之一。

他们的发现令人惊讶。景观中有许多山峰，但大多数的适应度较低，使得它们不太适合适应。然而，即使在这种崎岖的地形中，他们模拟的大约75%的种群也达到了较高的适应度峰值，这将使大肠杆菌具有高度的抗生素耐药性。

现实世界的影响是重大的。如果像这样崎岖不平的景观在生物系统中很常见，这可能意味着许多适应性过程，例如抗生素耐药性，可能比以前想象的更容易发生。

结果可能最终导致对各个领域的理论模型的重新评估，并促使进一步研究现实世界的景观如何影响进化过程。

瓦格纳说：“这不仅对生物学而且对其他领域都有深远的影响，促使我们重新评估对各个领域的景观演化的理解。”“我们需要从抽象的理论模型转向基于数据的现实景观模型。”

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