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4月鲜花为redOrbit.com - 您的宇宙在线密歇根州立大学的研究人员和来自德克萨斯大学和卡尔加里大学的同事们记录了生物体逐步发展新功能的逐步过程

研究结果通过深入的,基于基因组学的分析揭示,该分析解释了大肠杆菌如何通过额外的柠檬酸盐来解决如何补充传统的葡萄糖饮食

“看到新的生物功能发展变得非常漂亮,”MSU的BEACON行动进化研究中心的博士后研究员Zachary Blount说

“第一个柠檬酸盐食用者几乎无法在柠檬酸盐上生长,但随着时间的推移它们会变得更好

我们想要了解允许细菌进化这种新能力的变化

我们很幸运有一个允许我们这样做的系统

“如果存在氧气,正常的大肠杆菌不能消化柠檬酸盐

它是大肠杆菌的一个独特标志,它们不能吃柠檬酸盐,因为大肠杆菌不能表达吸收柠檬酸盐分子的正确蛋白质

为了破译负责任的突变,Blount与理查德伦斯基合作进行了Lenski的长期实验,培养了快速生长的大肠杆菌培养物

该项目于1988年启动,使Lenski及其同事能够研究超过56,000代的细菌进化

该实验证明了工作中的自然选择

而且由于样品被冻结并可供以后研究,当出现新的东西时,科学家可以回到前几代寻找沿途发生的步骤

“我们第一次看到使用柠檬酸盐的细菌大约有33,000代,”Lenski解释说

“但Zack能够证明,在此之前已经发生了一些重要的突变,通过从不同的中间阶段重演进化

他告诉你,你可以重新进化柠檬酸盐食用者,但只有在其他一些谜题出现之后才会出现

“这项研究发表在”自然“杂志上,分析了来自不同世代的29个基因组,以找到谜题的突变部分

揭示细菌发展这种新能力的三步过程

增强是第一步,当大肠杆菌积累至少两个突变,为后来的事件奠定基础

然后实现了,当细菌第一次开始吃柠檬酸盐但只是啃它

最后阶段,细化,涉及突变,大大改善了最初的弱功能

这使柠檬酸盐食用者吞噬了他们的新食物来源,成为人口中的主导

“我们对实现阶段感到特别兴奋,”布朗特说

“所涉及的实际变异相当复杂

它重新安排了部分细菌的DNA,制作了一个以前不存在的新监管模块

这个新模块导致蛋白质的产生,当存在氧气时,该蛋白质允许细菌将柠檬酸盐带入细胞

这是大肠杆菌的一个新技巧

“这种变化远非正常,Lenski说

“这根本不是一个典型的突变,基因组中只有一个碱基对,一个字母被改变,”他说

“相反,复制了基因组的一部分,以便以一种新的方式将两块DNA拼接在一起

一块蛋白质编码一种蛋白质,使柠檬酸盐进入细胞,而另一块蛋白质则表达该蛋白质