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DNA研究显示细菌“混合并匹配”基因以便能存活下来,或有助于处理污水

现在,伯克利实验室的研究人员已经开发出一种新方法,通过专门研究细菌传播的基因来帮助彼此适应不断变化的世界,从而更全面地了解正在发生的事情。

据外媒New Atlas报道,最小的生物可以对地球产生一些最大的影响。通过对微生物类型进行普查,您可以了解给定环境的健康程度。现在,伯克利实验室的研究人员已经开发出一种新方法,通过专门研究细菌传播的基因来帮助彼此适应不断变化的世界,从而更全面地了解正在发生的事情。

虽然大多数物种从亲代到子代“垂直”转移基因,但细菌有能力“水平”转移它们,交换称为DNA质粒来“互相教授”新的技巧。这种“技能交换”是细菌迅速变得对抗生素产生抗药性的方式。

由于它们共享如此广泛,研究这些质粒可以让科学家通过观察生物体所面临的压力,为整个环境提供一个窗口。例如,如果池塘含盐度特别高,您可能会发现高水平的质粒可以帮助细菌在这个环境中存活下来。

“当你想了解一个微生物群落时,专注于它们的质粒可以让你了解社区想要保持移动的一系列功能,也许是因为它们是定期需要的,”该研究的首席研究员Aindrila Mukhopadhyay表示。“研究质粒就像看着某个人的背包,看看他们是自己使用还是可能与另一个人分享,为他人提供不时之需。如果你看看里面并找到一把伞。当时可能没有下雨,但是雨伞暗示可能会偶尔下雨。”

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这种质粒的整个网络称为质粒组。虽然这不是科学家第一次研究它,但该团队开发并改进了一种新方法,以帮助将其与样本中更广泛的染色体DNA区分开。这种新方法使科学家即使在细菌相对较少的环境中也能检测到不同大小的质粒。

该团队在橡树岭野外研究中心的几口井的地下水样本中测试了这项技术,这是一个充满重金属的环境。研究团队发现了数百种不同的质粒,无论存在多种细菌种类,都会在不同的样品中出现类似的质粒。

最常见的质粒是那些使细菌对汞具有抗性的质粒,但有趣的是,该团队没有在水中检测到任何汞。这些基因如此广泛地传播的事实表明过去水肯定被汞污染,并且微生物群落仍然“继续保留”质粒以防再次发生。

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了解这些事物可以让科学家快速了解一个地点的过去和现在生活在那里的生物,以及它们未来是否能够适应某些变化。最重要的是,该研究可能有助于发现可用于清洁环境的新质粒,或用于处理污水。

“这些移动基因组提供了一种自然操纵这些生物的方法,”该研究的第一作者Ankita Kothari表示。“因此,如果你想在分子水平上检查一个生态系统,而你需要遗传工具来做到这一点,答案可能已经在质粒组中了。”

该研究发表在《mBio》期刊上。

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