单一DNA片段的适应性获取驱动大肠杆菌谱系的代谢进化
种群与进化
2017-06-13 v2 基因组学
摘要
尽管亲缘关系相近的原核生物在不同营养环境中的生长能力表现出惊人的多样性。从机制上讲，这种多样性主要通过水平基因转移（不同菌株个体间的DNA交换）产生。已有假说认为，复杂的代谢适应——那些需要获取多个不同DNA片段的适应——可以通过选择性中性的中间步骤进化；另一种解释依赖于存在使每个DNA获取都具有适应性的中间环境。然而，目前尚不清楚不断变化的环境与表型空间的中性探索相比有多重要；更根本的是，未知的是究竟多大比例的代谢适应确实是复杂的。在此，我们使用代谢网络模拟表明，在53个大肠杆菌菌株的进化史中观察到的所有3,363个表型创新都是通过获取单个DNA片段产生的；虽然我们未发现选择性中性过程贡献的证据，但针对先前不可行环境的适应中有10.6%依赖于更早系统发育分支上DNA获取的支持。对于大肠杆菌泛基因组可获得的全部代谢表型，97.0%可通过从现存菌株之一转移单个DNA片段赋予任何祖先菌株。这些结果展示了大肠杆菌谱系通过单次DNA获取快速适应先前不可进入环境的惊人能力，这种能力可能也反映在其他广适性细菌类群中。
引用
@article{arxiv.1509.06667,
title = {The adaptive acquisition of single DNA segments drives metabolic evolution across E. coli lineages},
author = {Tin Y. Pang and Martin Lercher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.06667},
year = {2017}
}