杂交细菌通过水平基因转移实现适应性进化
种群与进化
2022-10-12 v1 生物物理
基因组学
摘要
水平基因转移是细菌进化中的一个重要因素，可跨越物种边界发挥作用。然而，我们对跨谱系基因转移的速率和基因组靶点，及其对受体生物生理和适应度的影响知之甚少。在此，我们利用两个序列分歧度为 7% 的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）谱系进行平行进化实验，探讨这些问题。我们观察到杂交生物的快速进化：在仅 200 代内，基因转移置换了约 12% 的核心基因组，且在至少一个群体中 60% 的核心基因被替换。通过基因组学、转录组学、适应度测定和统计建模，我们表明转移在杂交体中产生适应性进化和功能改变。具体而言，我们的实验揭示了进化群体在稳定生长阶段出现强烈且可重复的适应度提升。通过对重复群体转移统计的基因组分析，我们推断水平基因转移（HGT）上的选择具有广泛的遗传基础：观察到的转移中有 40% 是适应性的。在功能基因网络层面，我们发现负选择和正选择的信号，与杂交不相容性和网络功能的适应性进化一致。我们的结果表明，基因转移在复杂的跨谱系适应度景观中行进，沿多条高适应度路径跨越上位性障碍。
引用
@article{arxiv.2004.11115,
title = {Adaptive evolution of hybrid bacteria by horizontal gene transfer},
author = {Jeffrey J. Power and Fernanda Pinheiro and Simone Pompei and Viera Kovacova and Melih Yüksel and Isabel Rathmann and Mona Förster and Michael Lässig and Berenike Maier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.11115},
year = {2022}
}
备注
The first three authors are joint first authors. Corresponding authors are Lassig and Maier