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上海酶联生物研究所
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阅读：240发布时间：2012-10-8
竞争是所有大大小小生物体进化的一个强有力的驱动力：那些装备获取得到资源的个体能够适应不同的环境并繁殖，而其他的或许就会遭到淘汰。许多的生物体如哺乳动物、鸟类和昆虫，也会形成合作社会结构使得资源在一个种群内得到捍卫和分享。然而令人惊讶的是，即便是被认为只能战胜zui邻近它们的生物获得资源才能茁壮生长的微生物也具有一定程度的复杂社会结构。来自麻省理工学院的科学家们近期发现的证据表明某些海洋微生物利用了对自身群体内近亲无害，但对外人致命的化学武器。由少数个体生成的这种武器是天然的抗生素，其zui近的亲属携带着使它们耐受的基因。研究人员相信这些少数的抗生素生产者充当了许多其他微生物的保护者，利用抗生素来保护群体不受竞争者侵害或攻击邻近的种群。
这种从种群分化为生成抗生素的个体，这些具有抗性的微生物是微生物群体通过社会作用进行了劳动分工的*证明之一。这一观察还提供了一种解释为何如此多的基因不规则地分布在密切相关的微生物基因组间。至少其中的一些基因有可能导致了野外细菌紧密结合社会单位的建立。论文的*作者、博士后Otto Cordero 说：“很容易想象环境中的细菌是只要条件许可就会尽快繁殖，没有任何社会组织的自私生物。但这是令人兴奋的部分：细菌的战争是沿着群体线路有组织的，这些群体是密切相关的具有相似生态活性的类群。”研究还揭示了一个未开发的抗生素资源，可能有潜力帮助对抗快速对使用的少数抗生素形成耐受的人类细菌病原体。几乎所有的抗生素都是由土壤活细菌生成。为了获得这些发现，研究人员测试了195个取自海洋的弧菌株间3.5万个相互作用。他们发现44%的菌株能够抑制至少一种其他菌株的生长，86%的至少被其他的一种菌株抑制。他们随后利用遗传分析确定了遗传亲属。
这篇论文发表在9月7号《科学》（Science）杂志上。研究员、麻省理工学院土木与环境工程系Martin Polz教授说：“我们不知道真正的环境互作是什么样，因为微生物太小以致我们无法观察它们的行为。但是我们认为抗生素在抵御竞争对手方面发挥了作用。当然，这些竞争者也能够生成抗生素。这是一场潜在的军备竞赛。”海洋微生物群是通过遗传相似性和共享的生态活动来进行定义，例如的微生境——自由漂浮或附着藻类——或是它们获取一种特殊物质的能力。由于群体中的近亲具有非常相似而不相同的资源需要，它们不可避免地也会成为彼此强有力的竞争者。这使得涉及抗生素的合作加倍地令人惊讶，因为生成抗生素是一种“自私”基因的典型范例，它能够增加携带这种基因的个体的适应性或繁殖率。在一个严格的竞争环境中，微生物利用这种优势来对抗它zui近的亲属。但现在看来好像这种竞争受到一些社会关系的调控，在此处一些个体生成的抗生素充当了“公共货物”：这些产品使得群体受益，而不仅仅是个体。
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