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Evolution of New Traits in Microbes
9.4
由于微生物具有较短的世代时间和庞大的种群规模,进化速度很快,因此非常适合在实验室中用于研究进化过程。
自然选择作用于种群中已有的等位基因变异,使具有有利变异的群体在变化的环境中更加丰富。
例如,在厌氧条件下,Rhodobacter 利用光能进行光合作用,所用色素包括细菌叶绿素和类胡萝卜素。
在长时间黑暗条件下, 红细菌属 色素几乎没有优势,有利于种群中缺乏色素的突变体。但当光照恢复时,野生型重新占据主导地位。
另一个例子是正在进行的“长期进化实验”。该实验始于1988年,最初使用12个相同的大肠杆菌(E. coli)种群,在葡萄糖受限的环境中进行培养。
自那以来,该实验已追踪了超过 80,000 代。
随着时间的推移,一个E. coli种群获得了一种罕见的突变,使该种群能够在富氧条件下代谢柠檬酸盐。
这种突变使生物获得了新的营养来源,并相对于其祖先具有竞争优势。
由于种群规模庞大且世代时间短,微生物演化迅速,在实验室条件下往往可在数天内表现出可测量的变化。自然选择作用于现有的遗传变异,使能够在变化环境中赋予适应度优势的有益性状得以保留和扩增。
红杆菌属的适应性色素调控
在红杆菌属这一紫色非硫细菌属中,细菌叶绿素和类胡萝卜素等捕光色素使其能够在厌氧且有光照的条…