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微生物也可预知未来

  微生物也可以预测未来

  面对环境刺激和压力的不断变化,微生物已经形成了一套复杂的机制来应对环境变化。他们使用的最简单的策略之一实际上是一个简单的方法:监视环境的变化,然后作出回应。以色列和美国科学家发现,虽然环境在不断变化,但预计基于一些先期信号的环境变化的看法将为微生物提供进化优势。 Amir Mitchell等人位于以色列Rehovot的魏兹曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)最近详细讨论了用于单向计时的环境变化的非对称响应策略。在这个反应机制中,第一个刺激(S1)不仅激活它指定的响应(R1),而且激活第二个刺激的响应(R2),第二个刺激(S2)激活R2。为了验证这种机制在生物体内,研究人员集中在大肠杆菌肠道对代谢环境的反应。在通过消化道的过程中,细菌首先暴露于乳糖,然后暴露于消化道下部的麦芽糖。研究人员发现,当麦芽糖活化的大肠杆菌麦芽糖操纵子暴露于乳糖时,虽然程度较轻,但可被诱导。重要的是,乳糖操纵子显然不响应麦芽糖,这意味着有一个单向的适应性反应。作者还观察到先前暴露于乳糖的细胞在麦芽糖环境中生长时的适应性优势。如果这种环境条件的变化真的发生了,那么这种准备将有利于生物体。相应地,当大肠杆菌细胞在高水平乳糖环境中繁殖500代时,其间不暴露于麦芽糖,适应性反应消失,并且在响应乳糖时未观察到麦芽糖操纵子的激活。研究人员在最近的“自然”杂志上报道了这一发现。研究人员在酿酒酵母的实验中也观察到类似的结果,在发酵过程中产生的氧自由基水平从发酵转化为氧化呼吸程度时达到潜在的致命水平。研究人员发现,暴露于发酵引起的热应激可以导致抗氧化应激的交叉保护。使用微阵列分析,研究人员确定了与这个特征相关的候选基因。这些数据表明环境刺激的期望是在细胞水平上进化的原核和真核微生物的适应性特征。
 

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