表型切换可加速微生物的生物进化

随机表型切换被认为在微生物种群中发挥有益作用，其导致细胞间的劳动分工，或确保至少部分种群在环境条件意外变化时存活下来。在此，我们使用计算模型研究随机表型切换的一种替代可能功能——作为一种即便在静态环境中也能更快适应的方式。我们表明，当基因突变导致种群适合度降低时，切换到具有更高适合度（生长率）的替代表型可能为种群提供足够时间以产生补偿突变，从而再次提高适合度。若有害突变引起的“适应度谷”足够深，则切换表型的可能性可将适应时间减少数个数量级。我们的工作对抗生素耐药细菌的出现具有重要启示。与近期实验发现一致，我们假设切换到生长较慢但敏感性较低的表型可通过探索更大的有益突变集同时避免有害突变，从而帮助细菌产生耐药性。