科学家在实验室实验中培养了微生物，他们进化出了一种新的感觉

一项新的研究表明，当细菌在实验室中暴露于不同的极端环境时，会对酸水平产生更高的新敏感性。

这种感觉触发了一连串不同的基因表达，使微生物能够将自己重新配置到不断变化的极端情况。

从最小的细胞到最大的鲸鱼，所有生命都面临着不断变化的和循环环境条件.

为了更好地了解我们如何在生理上弯曲到这种极端，纳什维尔范德堡大学的微生物学家 Sarah Worthan 和她的团队推动了大肠杆菌细菌达到极致。

一些细菌种群能够快速进化出帮助它们茁壮成长的基因突变。癌症也利用生成的 mutation，为自己创造一个更有利的环境。

“我们的结果表明 [这些突变] 可能有助于通过 pH 感应快速协调复杂的生理反应，并阐明细胞群如何利用环境线索来协调对复杂、波动环境的快速反应，”研究人员写在他们的论文里.

Worthan 及其同事通过暴露 16 个大肠杆菌在将它们转移到营养丰富的新鲜环境中并重复该过程之前，会进行一阵又一轮的极端、长期的饥饿。

随着微生物挨饿，代谢废物积累，导致其环境 pH 值发生剧烈变化。然后，每 100 天用新的资源重新开始细菌，复制现实世界中生活经常面临的盛宴和饥荒循环。

单个蛋白质构建单元的变化在其中 7 个细菌种群中如雨后春笋般涌现并传播，其中大部分仅在实验的前 300 天内。这种氨基酸从精氨酸更改为组氨酸发生在 Rho 蛋白中——一种参与告诉细菌的蛋白质制造机制何时停止生产的分子。

“这种柔在我们的实验室进化培养物中反复出现，”解释范德堡大学微生物学家梅根·贝林格。

“我们返回基因组数据，注意到柔与名为 'ydcI.'对这个基因知之甚少，但最近的研究表明它可能在 pH 稳态中发挥作用。

正常的 Rho 蛋白有助于细菌细胞在盛宴状态下表现得更好，但当其所有者面临饥荒时，它是一个障碍。Worthan 和团队发现突变ydcI使细胞能够更好地耐受 Rho 蛋白的变化。

这ydcI突变似乎对 pH 值的变化有反应。因此，它充当一个开关，由环境的变化打开，以触发单个单元格内的变化。

“尽管细菌通过其细胞外环境相互相互作用，但单个细胞对其细胞内环境有一定的控制权，”说布拉顿。

这些基因协同工作，使细胞更容易在生理上弯曲以适应不断变化的环境条件。该团队在自然界中发现了几个相同机制的例子。

“我们在这种被忽视的病原体中发现了它，杆菌状巴尔通体，这会导致南美洲安第斯山谷的腐肉病，”说贝林格。

“这种细菌已经知道 pH 值因为它在通过沙蝇媒介传播时，必须从高 pH 值的昆虫肠道迅速调整到人类血液的中性 pH 值。

善于适应有助于细胞胜过其他细胞，正如我们所看到的癌症.癌症似乎也利用类似的机制来提高其内部 pH 值，产生不同基因表达的级联反应，然后用于重塑周围的细胞环境。

这些结果说明了“实验进化在识别与自然环境相关的功能重要突变方面的力量”，Worthan 和团队结束.

这项研究发表在美国国家科学院 （PNAS.

宝宝起名