基因组较小的淡水细菌经常经历长时间的适应性停滞。基于对苏黎世湖和其他欧洲湖泊样本的基因组分析，苏黎世大学的研究人员发现了塑造这些细菌生活方式的特定进化策略。了解水生微生物群落的进化动态是保护生态系统服务的关键。
淡水资源有限，仅占地球水量的3.5%，其中地表水仅占0.25%。然而，淡水湖由于其高生物生产力和微生物活性，对于生态系统功能和全球碳循环至关重要。它们对人类生存至关重要，提供饮用水并支持农业、渔业和娱乐。然而，气候变化，特别是气温上升，会破坏对营养循环和水质维持至关重要的微生物群落，从而威胁到这些栖息地。
“考虑到细菌物种在淡水环境中发挥的重要作用及其重要的生态功能，了解它们对不断变化的环境条件的适应能力对于生态系统的恢复力和可持续资源管理至关重要，”阿德里安-斯特凡·安德烈说。他是苏黎世大学(UZH)植物与微生物生物学系微生物进化基因组学实验室的负责人。
他的研究团队分析了2015年至2019年间收集的五个欧洲淡水湖的时间序列样本：瑞士的苏黎世湖、图恩湖和康斯坦茨湖，以及捷克共和国的里莫夫水库和吉日卡池塘。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
安德烈说：“尽管生态位适应是推动种群多样化和新物种出现的主要进化机制，但我们的结果令人惊讶地表明，许多丰富的具有小基因组的淡水细菌经常经历长时间的适应性停滞。”
这种适应性过程的停滞挑战了微生物物种能够适应不断变化的环境条件的传统预期。
研究人员补充道：“鉴于这些微生物群落在淡水系统中发挥的重要功能，我们的研究强调了了解细菌适应性限制的重要性。”
分泌蛋白作为进化适应的指标
细菌通过利用特殊的蛋白质来适应环境，这些蛋白质可以分泌到周围介质中或结合到细胞膜上。这些蛋白质在营养吸收、细菌间通讯以及环境刺激的检测和响应中发挥着至关重要的作用。细菌的适应性通常依赖于编码这些蛋白质的基因内的遗传多样性。
然而，研究人员现在表明，在基因组大小减小的大量淡水细菌中，这些基因的变化令人惊讶地很少，这表明存在适应性停滞阶段。因此，这些细菌在适应不断变化的环境条件方面可能面临挑战。
适应环境变化的能力有限
安德烈说：“我们的观察表明，这些细菌很可能通过达到理想的蛋白质结构和活性水平而达到了健康顶峰。”
它们的蛋白质组在进化过程中已经达到了最佳状态，进一步的重大变化对于生物体的生存和适应当前的生态位既不有利，也没有必要。这种固有的不灵活性限制了这些生物体探索新的遗传变异和有效适应动态环境条件的能力。
安德烈总结道：“当我们应对气候变化不断升级的影响时，这些知识至关重要，气候变化严重威胁着淡水栖息地，这些环境特别容易受到人为变化的影响。”
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！