
根据一项新的研究,大肠杆菌可能比科学家之前认为的更有能力进化出抗生素耐药性。
在圣达菲研究所外部教授安德烈亚斯·瓦格纳(Andreas Wagner)的带领下,研究人员通过实验绘制了一种大肠杆菌蛋白的26万多种可能突变,这种蛋白质在暴露于抗生素甲氧苄啶(trimethoprim)下对细菌的生存至关重要。
在数千次高度逼真的数字模拟过程中,研究人员发现,大肠杆菌蛋白所有可能的进化路径中,有75%最终赋予了这种细菌如此高的抗生素耐药性,以至于临床医生不再给病人使用抗生素甲氧苄啶。
瓦格纳是瑞士苏黎世大学的进化生物学家,他说:“从本质上讲,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。”
除了发现关于抗生素耐药性的令人担忧的新发现外,研究人员的工作还对一个长期存在的关于健康景观的理论提出了质疑。
发表在《科学》杂志上的这项研究称,这些基因图谱代表了一个有机体——或者它的一部分,比如蛋白质——适应环境的能力。
Wagner和他的同事利用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最完整的组合适应性景观之一。
他们的发现令人惊讶。适应性景观有许多高峰,但大多数都是低适应性的,这使得它们对适应不那么感兴趣。
然而,即使在这种崎岖不平的环境中,他们模拟的大约75%的种群达到了高适应性峰值,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,如抗生素耐药性,可能比以前想象的更容易实现。
瓦格纳说:“这不仅对生物学有深远的影响,而且对其他领域也有深远的影响,促使我们重新评估我们对各个领域景观进化的理解。”
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