原核生物 GC 含量的 r/K 选择
种群与进化
2022-12-19 v2 基因组学
摘要
原核生物基因组的 GC 含量具有物种特异性，取值在 16% 至 77% 之间。目前对于 GC 含量选择的这种多样性尚无公认解释。我们分析了数千种原核生物中 GC 含量、基因组大小与氨基酸成本之间的已知相关性，以及新近汇编或近期整理的关于细胞形状与体积、复制时间、运动性、营养同化、孢子形成、防御机制与革兰氏染色的资料。当考虑表型可塑性时，GC 含量能很好地与这些性状整合进 r/K 选择理论。高 GC 含量原核生物是 r-策略者：凭借更低的平均氨基酸代谢成本和更小细胞体积拥有更廉价的后代；借助鞭毛与杆菌形态定殖于不稳定环境；并且在资源机会主义和抵御多种危害的能力上是泛化者。低 GC 含量原核生物是特化于稳定环境的 K-策略者，通过高成本外细胞膜维持稳态，并以内生孢子形成应对营养匮乏，并获得更高的营养-生物量转化率。高 GC 含量原核生物较低的蛋白质组成本由遗传密码中 GC 丰富密码子与较廉价的氨基酸之间的关联驱动，而 GC 含量与基因组大小的相关性可能部分源于 r/K 选择驱动的基因组功能谱转变。总之，我们表明原核生物 GC 含量的分子多样性及相应的物种多样性可能是生态 r/K 选择的结果。
引用
@article{arxiv.2208.04771,
title = {r/K selection of GC content in prokaryotes},
author = {Lucio Aliperti Car and Gonzalo Farfañuk and Luciana L. Couso and Alfonso Soler-Bistué and Ariel A. Aptekmann and Ignacio E. Sánchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04771},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 6 figures