Nat Commun：相同的基因，相同的条件，不同的运输方式
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乳球菌它在乳品工业中起着重要的作用，不能产生氨基酸蛋氨酸，必须依赖于环境的摄取。要做到这一点，细菌有两个系统，高亲和力和低亲和力。格罗宁根大学微生物学家发现，克隆群体中生长的细胞在它们所使用的摄取系统上可能有所不同。此外，这两种制度的选择要经过几代人的努力。这是首次在氨基酸吸收途径中观察到这种稳定的异质性。研究结果3月5日发表在《自然通讯》上。
长期以来，人们都知道，在细菌都是克隆生长(所有细胞都有相同的基因)，行为可能有所不同。在严酷的条件下，一些细胞可能通过产生孢自进入生存模式，而另一些细胞则不然。“这是一种避险措施（bet-hedging）”，格罗宁根大学分子遗传学教授奥斯卡·奎珀斯解释道。“形成孢子对于一个细胞来说是代价昂贵的，形成孢子后，他们的条件可能会改善，或者不会。这两条路线都能确保群体能够生存下来。”
图中，高表达亲和力蛋氨酸转运系统的细胞在荧光绿中发光。这创造了明亮的绿色和黑暗的菌落，但也有部分克隆菌落
犹豫不决
然而，这种策略以前从未在氨基酸运输中被观察到。在Kuipers的监督下，博士生Jhonatan Hernandez-Valdes在不同蛋氨酸浓度的培养基中培养乳球菌。当高亲和力的蛋氨酸转运体被表达时，他向细胞中添加了一个报告基因，使其亮起荧光绿色。然而，在低蛋氨酸条件下，他注意到一些细胞没有发光。
起初，Hernandez-Valdes认为他的细胞培养被污染了。但经过多次检查，发现所有细胞都携带绿色荧光基因--尽管并不是所有细胞都表达了高亲和力的蛋氨酸摄取系统。Kuipers：“我们发现向高亲和力系统的转换非常慢，你可以说细胞对转换犹豫不决。”
避险
进一步的研究表明，T盒核糖体是高亲和力转运体表达异质性的主要原因。显然，使用低或高亲和力转运体对蛋氨酸的摄取没有影响。“这似乎是一个偶然的问题，一个细胞的路线将采取。但一旦作出选择，它仍然是固定的十多代。”
两种摄取系统的细胞在低蛋氨酸条件下都生长良好。那么为什么是异质性呢？Kuipers和他的同事提出了两种可能的解释。第一种是避险，这在细菌和高级生物中都是众所周知的现象。“在自然条件下，不采取高亲和力的运输系统可能会带来一些优势。”菌种中的一些细胞押注于蛋氨酸可用性的增加，而另一些细胞则选择安全的途径，打开高亲和力的系统，即使周围几乎没有蛋氨酸，也能提供他们所需的蛋氨酸。
Kuipers解释说，另一种可能性是存在分工：例如，这两个亚群体相互合作，细胞可能开始分泌蛋氨酸，或死亡和解体，从而使它们的氨基酸可供其他细胞使用。但这种情况是非常投机的。
“我们知道异质性对细菌是件好事，”他继续说。在一克土壤中可能有数百种不同的菌株，它们都在争夺它们的生态位。“通过将菌群分成两类，你可以更好地预测环境的变化。这始终是一个明智的策略。”
来源：
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-15017-1
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/uog-sgs030320.php
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