我們對生物世界了解得越多，它就越復(fù)雜。

這一點(diǎn)在最近關(guān)于微生物影響宿主的方式的發(fā)現(xiàn)中最為明顯。

微生物組的組成 - 即通常存在于腸道中的真菌，細(xì)菌和病毒群落 - 會影響其宿主生物的健康。這包括他們對抗疾病的能力，他們可以從食物中提取的營養(yǎng)水平等等。

微生物組的影響在昆蟲的情況下尤其顯著，其中微生物不僅可以存在于宿主昆蟲的腸道中，還可以存在于宿主細(xì)胞內(nèi)。這些細(xì)胞內(nèi)微生物包括從母親傳給后代的細(xì)菌。

這些類型的細(xì)菌被稱為內(nèi)共生體，可以對其宿主產(chǎn)生一系列影響。

這些可能包括幫助宿主的作用，如為細(xì)胞提供營養(yǎng)和保護(hù)宿主細(xì)胞免受病毒侵害。但它們也有更可疑的結(jié)果——包括殺死宿主的胚胎和改變宿主產(chǎn)生的后代的性別比例。

當(dāng)內(nèi)共生體對宿主有害時(shí)，宿主基因組可能會進(jìn)化以阻止這些影響。這可能導(dǎo)致宿主與其細(xì)菌內(nèi)共生體之間的進(jìn)化“軍備競賽”。

我們的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)在一種名為Drosophila pseudotakahashii的澳大利亞特有蒼蠅中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常復(fù)雜的過程的例子，這種蒼蠅在澳大利亞東海岸很常見。

我們的工作發(fā)表在PLOS Biology雜志上，最初發(fā)現(xiàn)這種蒼蠅的所有成員都攜帶一種稱為沃爾巴克氏體的內(nèi)共生細(xì)菌，這種細(xì)菌從母親傳給后代。

當(dāng)我們使用抗生素來治療這種沃爾巴克氏體菌株的蒼蠅時(shí)，蒼蠅可以存活下來。然而，在被沃爾巴克氏體感染的雄性和不再攜帶感染的雌性之間發(fā)生的任何交配中，這些雌性的后代都會死亡。

這對攜帶感染的雌性造成了巨大的優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈儧]有被受感染的雄性絕育。

由于存在第二種沃爾巴克氏體菌株，可以與第一種菌株一起感染蒼蠅，整個(gè)情況變得更加復(fù)雜。

當(dāng)?shù)诙N菌株存在時(shí)，雌性蒼蠅只產(chǎn)生雌性后代 - 使其成為有效的“雄性殺手”。

在某些情況下，這可能會通過減少對資源的競爭并幫助它們避免近親繁殖而使蒼蠅受益。但雄性殺手可能意味著蒼蠅的巨大成本，因?yàn)樯n蠅如果不交配就無法產(chǎn)生后代。

在沒有雄性的情況下，蒼蠅種群將滅絕。

因此，這引發(fā)了另一場軍備競賽，宿主必須進(jìn)化出一種抑制雄性殺手細(xì)菌的方法。

在Drosophila pseudotakahashii中，我們看到了這種軍備競賽，在蒼蠅基因組的特定區(qū)域產(chǎn)生了非常迅速的變化 - 這是生物體中完整的DNA(遺傳物質(zhì))。

基因組開始獲勝。

在幾周內(nèi)，盡管存在第二種沃爾巴克氏體菌株，但具有雄性殺手細(xì)菌的蒼蠅種群能夠再次開始產(chǎn)生雄性。我們能夠確定一些可能參與這種“男性殺手抑制”的基因。

我們當(dāng)?shù)氐纳n蠅物種可以為我們提供一堂課，了解宿主和微生物之間相互作用的復(fù)雜性質(zhì)，這些相互作用塑造了生物體生命的許多方面。此外，它說明了正在進(jìn)行的進(jìn)化變化，這些變化可以很快發(fā)生，以改變這些內(nèi)部相互作用。

但這些具體的教訓(xùn)具有更廣泛的影響，因?yàn)槲覀兿Ｍ倏v生物體的微生物組以鼓勵(lì)有益的影響。

例如，生活在蚊子體內(nèi)的沃爾巴克氏體菌株被故意傳播到世界各地，因?yàn)榧?xì)菌實(shí)際上可以阻止登革熱等一些蚊媒疾病的傳播。

但是，如果宿主的基因組進(jìn)化以阻止這些影響呢?或者，如果可以釋放殺死雄性的細(xì)菌來抑制害蟲種群呢?

當(dāng)涉及到微生物時(shí)，我們正處于旅程的開始，我們了解得越多，我們就越需要期待意想不到的事情。

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