细菌，新物种进化的“始作俑者”

细雨润竹

一项新的研究显示黑腹果蝇上的细菌可以通过改变果蝇的信息激素影响宿主的择偶，择偶的变化相应地导致了果蝇物种的进化，这表明细菌可间接地改变宿主的物种。研究发现发表在本周的《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。

　　在过去的研究中以色列特拉维夫大学的微生物学家Gil Sharon和同事们将饲养的果蝇分为两组，分别用糖蜜和淀粉饲养，发现果蝇优先与相同饮食饲养的同类交配。然而研究人员对果蝇这种交配偏好的机制却不是很清楚。

　　近日特拉维夫大学微生物学家Eugene Rosenberg所在的研究小组对此展开了研究。研究人员发现饮食的改变并非直接影响了果蝇自身，而是影响了果蝇上的共生细菌。“这表明细菌在动物和植物的进化中发挥了重要的作用，”Eugene Rosenberg说。

　　研究发现与2008年进化生物学家Rosenberg和他的妻子Ilana Zilber-Rosenberg提出的“全基因组” (hologenome)理论相一致。该理论提出自然选择推动进化不是以单个孤立的物种是以宿主和它的配偶共同作为一个独立单位。

　　“改变饮食仅在一代内就可影响果蝇的择偶偏向，而这种效应却可以持续37代。这是一个快速而持久的效应，”英国圣安德鲁斯大学的进化生物学家Mike Ritchie说：“因此它能够影响物种的形成。”

　　为了证实是细菌影响了果蝇的交配行为，而非果蝇随饮食而改变了自身的行为，研究人员用抗生素处理果蝇，清除掉存活在果蝇上的细菌。然后他们再对果蝇进行检测，发现果蝇不再显示饮食相关的择偶偏向，而是随机进行交配。这表明细菌影响了果蝇的择偶。

　　“饮食改变会影响肠道中的某些细菌，使得这些细菌繁殖增多，这会对基因组产生影响，”Rosenberg说。

　　通过基因指纹检测，研究人员发现了起作用的细菌种类——植物乳杆菌。研究发现用淀粉喂养的果蝇中植物乳杆菌占共生菌的26%，而用糖蜜喂养的果蝇植物乳杆菌占共生菌的3%。为了证实植物乳杆菌发挥了决定性的作用，研究人员用细菌重新感染抗生素治疗的果蝇，结果显示果蝇恢复了选择交配行为。

　　研究人员进而检测了果蝇的信息激素(可影响同一物种成员行为的化合物)。虽然Rosenberg说尚未对结果下定论，研究人员发现在淀粉喂养的果蝇中某些与交配行为有关的信息激素水平发生了改变。“分析数据显示性激素发生了改变，但我们还需要进行进一步的研究，”Rosenberg说。

　　Ritchie认为新发现为研究工作开辟了全新的方向。“我们知道以植物为食的果蝇有着非常高的物种形成比率，这或许是一个普遍的机制，”Ritchie说。

　　下一步研究人员计划检测这一机制是否存在于自然的果蝇种群中，并进一步研究细菌代代相传的机制。
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