在牛等动物的内脏中寄生着一种叫支原体的细菌。因为它的大部分营养来自于宿主,所以支原体在进化过程中失去了很多基因。它的基因组中只剩下901个基因。
但这些基因对于维持它的基本生存,仍然并非都是必不可少的。2016年,由美国生物学家克莱格·文特尔领导的一个小组报告说,他们将901个基因进一步缩减,最后只剩下493个基因,由此制造出一个自然界中并不存在的“最小细胞”—— 支原体 JCVI-syn3B。它具有最小的基因组,敲除其中任何一个基因,生物体就不能存活。
支原体JCVI-syn3B可以正常生长和分裂,但研究人员想知道,它长期会表现得怎样呢?为了适应环境,物种需要不断改变才能生存,但研究人员担心,这个“最小细胞”很可能难以进化。因为既然它的每个基因都是必不可少的,那么任何基因突变都意味着该基因要么失去作用,要么改变功能,而这对它可能是致命的。
让他们吃惊的是,最小细胞的基因仍然可以发生突变!在一个给定有1000万个最小细胞的种群中,每一个基因“字母”在2000代中突变超过了250次。
接下来,研究人员在实验室培养最小细胞,然后让它们跟天然支原体(即基因组未经缩减的支原体)面对面比赛。在一项实验中,让已经进化了300天的最小细胞与天然支原体对决。在另一项实验中,让未经任何进化的最小细胞与天然支原体对决。在所有比赛中,研究人员将同等数量的菌株放在同一个容器中,观察哪一种菌株变得更多,表明哪一种更适合环境。
一段时间之后,研究人员发现,未进化的最小细胞表现得很差劲,跟天然版本的支原体竞争,几乎全军覆没;但进化了300天的最小细胞表现得相当好,虽然没有战胜天然版本的对手,但80%存活了下来。
这一发现表明,即使是非天然的最小细胞,依然能够像正常细胞一样快速进化。看来生命中有一些东西是非常强大的。
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