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顶刊综述 | NAT REV MICROBIOL(IF:60.633):细菌的水平基因组转移与适应性进化

发布时间:2025/08/19 12:17    来源:尤溪家居装修网

给可监测的为了让相同之处。越来越多的人不仅着力监测改组,还着力解读HGT和选项错综精细的耦合,以及这种耦合如何在小儿杆菌凋亡组当中留给可监测的为了让相同之处。这些努力有数凋亡组学,以明确对生态正因如此的特定相对移到凋亡,或明确选项确实是塑造成类群整个泛凋亡组的主导力量。解读和比对抗性HGT的这些相同之处是反转连续性社会心理学步骤的一个分成均。

在这篇简要当中,我们首先简要地探讨了DNA在巨噬细胞在在移到并为基础到凋亡组当中的更更进一步。然后,我们辩论了在小儿杆菌凋亡组当中监测HGT的多种步骤,以及应用于推测关键作应用于移到DNA的选项力的步骤和基础学说。我们辩论的大均细节也符合于古小儿杆菌凋亡组的研究课题,但我们的回顾和举例主要集当中在小儿杆菌上。

2 DNA移到和凋亡组为基础

2.1 踏入一个属于自己巨噬细胞

难以实现到DNA从一个小儿杆菌凋亡组踏入另一个小儿杆菌凋亡组的途径有很多,无性繁育曾被指出是小儿杆菌拷贝的直观缩影,这一点显然被指出是有一点都有注意的。三种精华的更更进一步是生成、转导和混合(示意图1)。生成是指从生态当中转解构成DNA,转导依赖核酸,而变形是通过直接接触移到,典同型的举例是线粒体通过变形杆菌毛移到。只有不算数类群(共有约80种)可知在研究中心状况下兼具连续性生成能够,但在连续性状况下,这种生成显然来得为常见。事实上,在大多数小儿杆菌当中都找到了与能够系统性的RNA。举例来说,大共有约30%的公共有有机体体凋亡组(小儿杆菌和古杆菌)带有小儿毒脱氧核糖核酸(尽管难以实现到全人类小肠当中养成的小儿杆菌,这一比例为74%),大共有约50%的贝氏杆杆菌门凋亡组包涵变形控制系统。然而,由于很难直观监测投身于HGT的凋亡,这些二进制显然被严重显然,并显然作为下限。

除了这三种精华的更更进一步则有,DNA还有其他在小儿杆菌在在移到的途径,正如未来会找到它可以通过一种被统称“纳米管”或核酸的集的凝小杆菌毛构造膜泡在巨噬细胞在在的传播。这些更更进一步被描述为“非标准解构的”,因为它们并不适合上述三个主要更更进一步。然而,在我们难以实现这些替代建议书在此之后,标准解构当中就早已充斥着各种各的集的巨大变解构和例则有。生成引发了线粒体在小儿原体当中排泄(相同于变形)是构成原因还是依赖特定的线索,比如DNA损伤或饥饿;并且能够优先靶向来自同一类群的DNA,要么通过溶解来自同一类群的巨噬细胞,要么通过对带有特定脱氧核糖核酸的生态DNA的偏转解构成。与核酸一的集,核酸的转导也是多种多的集的,变形不仅限于线粒体,还有数为基础性变形器件和动物巨噬细胞,它们可以为基础到小儿杆菌突变当中。此则有,核酸和线粒体都显然引起类似器件的飘移,这些器件早已得不到了自我动用的能够,或者可以作为转座器件的载体(例如,动物巨噬细胞或嵌入脱氧核糖核酸),这些转座器件很难透过巨噬细胞在在运输工具,只能在巨噬肝细胞拷贝粘贴。事实上,小儿杆菌HGT最引人注用意方面之一是它频发的绝对需求量的相同步骤。

示意图1. DNA排泄与为基础更更进一步的说明了。从一个小儿杆菌到另一个小儿杆菌的相对凋亡移到首先能够DNA的排泄。DNA以多种步骤横穿酶的巨噬脂质,其当中三种典同型的更更进一步是生成、转导和变形。生成的定义是从生态当中排泄DNA;转导依赖核酸内源性的DNA移到,这些DNA可以拷贝并便度纸盒成核酸胶体或为基础到小儿原体突变上;变形举例来说通过变形杆菌毛直接接触传递线粒体和其他变形元素。此则有,DNA(有数线粒体)可以通过所谓的非典同型更更进一步在巨噬细胞在在的传播,有数膜囊泡、统称“纳米管”的凝小绒毛状构造或核酸的集凋亡移到剂(GTAs)。则有源DNA一旦踏入巨噬肝细胞,就可以通过改组的步骤为基础到突变当中,改组的步骤也可以有相同的分解构成性要求。DNA如何为基础到突变(虚线)举例来说与它如何横穿巨噬脂质有关。生成后的为基础更更进一步关的到则有源DNA与RecA肝细胞的混合,这更更进一步在酶凋亡组当中寻觅分解构成性。在排泄后,为基础也可以在很难RecA的情形透过,有数非分解构成DNA完整版在拷贝操作过程当中与单链凋亡组DNA杂交,非分解构成DNA完整版在断裂端相连,或通过改组复合物透过胺基酸专一性为基础等操作过程。线粒体显然作为突变则有器件存有于巨噬真核细胞当中,但为基础性变形器件(ICEs)不足拷贝起点(小橙色窗格),必须改组到小儿原体突变当中(如胺基酸专一性改组)透过拷贝。虽然我们强调了一些DNA排泄和为基础的常见途径,但也存有例则有。

2.2 踏入一个属于自己凋亡组

一旦DNA踏入酶巨噬细胞,它显然时会改组到小儿杆菌凋亡组当中,并与之朋友们拷贝。在很小相对上,则有来DNA改分成凋亡组的确切步骤很小相对上与它横穿巨噬脂质的步骤有关(示意图1)。

为基础显然是通过无处不在的RNARecA来完成的,它内源性了一种标准解构的DNA反之亦然更更进一步,能够在两个周边地区比起有一点都有注意的脱氧核糖核酸比对。RecA内源性的对同一凋亡或凋亡组周边地区等位凋亡的对角被统称“分解构成改组”,以解读被对角的细节。然而,RecA对两侧DNA力学反之亦然周边地区错综精细的脱氧核糖核酸是“盲用意”,显然为基础来自相同类群或实际上非分解构成凋亡的相同等位凋亡。一个有用的举例是结核小儿链球杆菌(Streptococcus pneumoniae)细杆菌胺基酸的移到。这种多的集解构的水解复合物脱氧核糖核酸主轴巨噬细胞的多糖并暂时巨噬细胞的血清同型,它包涵相同血清同型的相同凋亡,其当中许多凋亡与其他细杆菌凋亡座当中的凋亡相分解构成。然而,通过分解构成改组的细杆菌移到已被往往辨别到。因此,我们区分了引发等位凋亡移到(AT)的改组,即一个等位凋亡被另一个替换并且突变 DNA 很难获取或丢失,以及凋亡移到(GT),即凋亡组当中凋亡的需求量或类同型被彻底改变。

除了RecA内源性的改组则有,飘移凋亡器件(MGEs),如为基础性变形器件或核酸显然可用胺基酸专一性改组复合物或转座将自身嵌入小儿杆菌突变。一些改组复合物或转座能够NADPH和酶在一个4-12-bp的基序上兼具脱氧核糖核酸一致性,随后MGE将自身嵌入其当中。例如,铜绿假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginosa)当中ISPa11嵌入脱氧核糖核酸的转座复合物专门针对一个12 bp的基序,每个凋亡组当中大共有约有三分之一的胺基酸被一个MGE所占据。其他改组复合物和许多转座复合物兼具相当多或很难脱氧核糖核酸专一性,因此显然嵌入相同的后方。或者,如果突变当中早已存有相同的脱氧核糖核酸,MGEs显然通过RecA内源性的改组为基础到小儿杆菌突变当中,这是一个往往辨别到的操作过程。因此,尽管在NADPH和酶当中存有基序或较长相同脱氧核糖核酸更更进一步则有源DNA为基础到取而代之凋亡组当中,但HGT仍显然移到对小儿杆菌凋亡组兼具相同构造因素的分解构等位凋亡或取而代之凋亡。

3 构造的因素

当DNA横穿巨噬脂质并便度混合到小儿杆菌凋亡组当中时,它的存有可以通过取的集凋亡组当中留给的几个可预测的相同之处之一来监测(示意图2),这些标识衡量标准DNA移到的更更进一步。联合开发了许多步骤来监测和二阶AT(BOX1)或GT(BOX2),改组的凋亡相同之处在很小相对上衡量标准NADPHDNA是来自同一族裔还是来自分解构族裔,确实与酶分解构成胺基酸在在距有所相同,确实为MGE。

如果改组关的到AT和来自同一族裔的NADPHDNA,它可以通过将凋亡移到到相同的凋亡历史背景慢慢地缔造凋亡错综精细的直接联系(示意图2a),与此系统性凋亡组当中相距充足已远的凋亡错综精细,因此很难移到到同一DNA完整版上。如果这个NADPHDNA来自一个早已积累了许多差异性的很久以前动物群 (或类群),AT显然通过导入属于自己凋亡簇来增大直接联系(示意图2b)。例如,N. gonorrhoeae的mtr则有排燃气水解复合物带有未来会与几个亲属关系改组而造成的分解构的吗啉抗性(macrolide­resistance)等位凋亡。随着时在在段的推移,取而代之导入的单胺基酸SNP(SNPs)错综精细的强直接联系显然时会被随后在族裔当中的AT缔造。因此,较杨家的SNP举例来说以来得极高的阈值出有现在抽取当中并出有现在代人的核心见下文上,举例来说时会比年轻的SNP显出有出有来得不算的连锁德式,因为改组有来得多的时在在段将它们移到到相同的凋亡历史背景上。或者,年轻的 SNP 在抽取当中举例来说相当多见,并且出有现在代人的顶端。

由于其拷贝-粘贴德式的更更进一步,小儿杆菌改组显然在族裔当中造成由较长完整版有所相同的等位凋亡分成的单倍同型构造。这些完整版有所相同是都有较长暂的,亦然了演解构出上未来会的移到,因为随后的凋亡或改组将导入反转,并将很较长的单倍同型缔造为较较长的单倍同型。因此,显出有出有激进激进于完整版有所相同的小儿杆菌抽取显然亦然了目前反之亦然DNA的连续性生态动物群;该回波监测了三个模同型控制系统(Vibrio、Sulfolobus和Prochlorococcus)的动物群构造,这些模同型控制系统此前已通过生态、生物体和凋亡组文档标示出正在境遇类群形成。

如果NADPHDNA的脱氧核糖核酸与酶凋亡组当中的某个胺基酸分解构成,但在在距相同,则可以嵌入属于自己NADPHDNA或删掉酶DNA(示意图2c)。GT的这个操作过程可以有数整个凋亡的受益或删掉,并塑造成副凋亡组的一般来说和反转,其当中有数仅存有于一小均均值分立株当中的凋亡(该类群的同各种类型部凋亡统称“泛凋亡组”)。为了在酶当中获取凋亡,必须导入整个凋亡脱氧核糖核酸。然而,较宽完整版的DNA显然在运输工具操作过程当中很难保持稳定有一点都有注意,变成碎片,与此系统性生成操作过程当中沾染在严苛的巨噬细胞则有生态当中。这种激进于较较长的NADPHDNA完整版的激进时会增大改组引发有缺陷的显然性,例如自身的MGEs被切除(示意图2e)这显然时会引发小儿杆菌当中众所周知的有缺陷偏倚。

或者,MGEs显然在嵌入时导入凋亡(示意图2d)。这些完整版显然有数一些脱氧核糖核酸特定基本功能的凋亡(例如selfish operons),使期望的凋亡飘移或大力因素接收者的抗性。此则有,盒德式凋亡显然有数DNA完整版,以减轻嵌入酶凋亡组的因素,以避免冲击大面积凋亡基本功能(例如,DNA完整版包涵属于自己组蛋白或凋亡的5 '开始或3 '结束脱氧核糖核酸)。例如,Vibrio splendidus当中的一个MGE嵌入凋亡mutS当中,但包涵了一个属于自己翻译起始脱氧核糖核酸和保留mutS基本功能的组蛋白。尽管如此,一些MGE的嵌入确实时会冲击凋亡,它们将自己嵌入凋亡组的后方和步骤不仅衡量标准嵌入脱氧核糖核酸,还衡量标准选项,这两者都暂时了HGT热点的后方。转座因子(Transposable element)是一种一般来说的MGE,它在脱氧核糖核酸的两端都有反转多次重复脱氧核糖核酸,可以在凋亡组当中增殖,通过多次重复错综精细的改组催解构大规模的聚合反应或删掉,与此系统性未来会的小儿原体管制类群,比如琵琶鱼的生物体发光小儿杆菌共有生体。综上所述,HGT可以通过重塑连锁德式方德式也和彻底改变凋亡细节对小儿杆菌凋亡组构造造成根本性因素,这些因素为连续性选项提专供了原料。

示意图2. 等位凋亡移到和凋亡移到对凋亡组反转的因素。a. 等位凋亡移到(AT)在来自同一族裔的密切系统性的巨噬细胞在在移到,将凋亡移到到相同的凋亡历史背景上,并缔造SNP错综精细的直接联系。b. 来自已远缘动物群或其他类群的AT显然通过导入附近的凋亡簇来建立直接联系。c. 分解构成改组可以移到整个凋亡,如果NADPH包涵一个取而代之凋亡,一旁是在酶当中找到的分解构成脱氧核糖核酸。d. 凋亡组岛上举例来说通过转导或变形移到,留给可知投身于这些操作过程的凋亡(飘移凋亡)。e. 难以实现一个未来会嵌入的凋亡,它在动物群当中的存有是多态的。如果带有这种橙色凋亡的巨噬细胞被氢化,它的DNA被释放出有来专供其他酶巨噬细胞排泄(左示意图),甲醛将使DNA减不算到来得小的完整版,从而减不算整个凋亡以及两侧分解构成脱氧核糖核酸被改组的机时会(说明为双向灰色标识)。然而,来得较长的DNA脱氧核糖核酸有来得极高的机时会只剩下来,并保持稳定有一点都有注意。因此,如果DNA从缺不算未来会嵌入的凋亡但包涵其侧面较长分解构成脱氧核糖核酸的巨噬细胞当中被释放和甲醛(右),这些较长完整版来得有显然应用于改组,引发带有橙色凋亡的酶凋亡有缺陷。与嵌入相对于,这种对应用于生成的较长DNA脱氧核糖核酸的常常适于凋亡有缺陷。在a-d均当中,酶凋亡组仅在相对凋亡移到后标示出,而在e均当中,酶凋亡组在相对凋亡移到在此之后和之后都标示出。实心相对线说明排列成整齐的DNA完整版,而虚线说明不足脱氧核糖核酸或空白。橙点亦然SNP后方,其当中脱氧核糖核酸相对于某些参考等位凋亡有凋亡差异性,彩色菱形说明对外开放阅读窗格(ORF)。

Box 1. 监测和二阶等位凋亡移到。

当亲属关系错综精细频发改组时,等位凋亡时会在相同的凋亡历史背景当中被打乱,凋亡组当中一对单胺基酸SNP(SNPs)错综精细的直接联系被缔造,这的集一个胺基酸上的等位凋亡与另一个胺基酸上的等位凋亡错综精细的相同性就时会减缓。相连可以可用各种给定(例如,r2, D′或成对同质性)来二阶,并通过比较辨别到的连锁德式相对与模贝氏相对或可用并能解析公德式来不算于族裔改组赴援ρ=2Nr。除了不算于同各种类型凋亡组改组赴援,这些指标可以在凋亡内计算,以明确极相对改组胺基酸。

当在已远亲错综精细频发改组时,许多连锁德式SNPs被导入,大面积SNP运动平均速度增大。许多步骤早已的发展到监测这个回波;在过往十年内联合开发的软件以下内容载于补足表S1。其当中一些步骤能够一个“奎尔窗格架”(即凋亡组的很小一均很难改组)来比对兼具微小的形态学回波和SNP运动平均速度增大的周边地区。相当多改组的小儿杆菌显然不存有这的集的奎尔窗格架,尽管这衡量标准取的集手段(例如,未来会一次几乎有所相同的分立细杆菌爆发将标示出较不算的改组确实)。这些步骤也显然时会错过改组惨剧,因为改组要么在亲属关系错综精细移到了颇为较长的完整版,要么移到了DNA,而这些改组惨剧并不时会大大增大大面积SNP运动平均速度。无聊的是,未来会联合开发的一种搜索算法融合了来自亲属关系和已远亲的改组文档,也显然应用于宏凋亡组。

另一种二阶等位凋亡移到和凋亡组在在单倍同型构建的手段是可用突变着色,尽管这种步骤主要应用于比对改组热点。

Box 2. 监测和定量凋亡移到和非分解构成改组。

为了监测凋亡移到,人们可以有用地比对出有一小均抽取当中的DNA,并将这种反转分为凋亡受益或有缺陷。这种归纳能够事先了解凋亡的原始状态(存有或不存有),这可以通过比较存有或不存有的方德式也与抽取潜在的奎尔形态学推测出有来。然后,凋亡受益可以与通过简共有约性来区分的有缺陷,或者通过一个凋亡在整个形态学操作过程当中的可变存有确实来得有用地用较不算的凋亡有缺陷或较不算的相对凋亡移到(HGT)惨剧来理解。如果抽取由相同类群分成,则举例来说可用极快演解构出的核糖体RNA脱氧核糖核酸(例如,16s,相当多改组)改建奎尔形态学。这种步骤将监测来得以前的和来得近的HGT惨剧,但这种应用的变体被联合开发应用于通过显像很久以前类群的凋亡组(兼具相同的16s核糖体RNA等位凋亡)来特异地监测演解构出当中未来会的凋亡受益,以获取极相对相同的飘移凋亡副本,并辨别这些凋亡确实存有于一个类群的多种历史背景当中。

或者,如果一个抽取由密切系统性的类群分成,16s脱氧核糖核酸显然很难显出有出有充足的反转来改建奎尔形态学和可靠地区归纳群。因此,人们也可以可用演解构出来得快的凋亡组反转(例如,窗格架凋亡组),但能够都有注意的是,这种反转本身显然时会受到改组的因素,显然时会引发极高估HGT。

移到的其他确实显然来自于这些兼具非典同型G+C甜度、密码子可用方德式也或与同各种类型凋亡组平均相对相同的k-mer标识的凋亡,但并非所有移到都将标示出这些相同之处。

‘凋亡组岛上’是由约10 kb的DNA分成的大同型凋亡簇,也显然为基础到小儿杆菌凋亡组当中,这一操作过程举例来说是由变形或转导内源性的。监测这些凋亡组岛上关的到比对脱氧核糖核酸分成的大面积畸变或跨越多个凋亡的形态学回波,各种搜索算法也显像这些岛上屿,以找到可知的更更进一步动用的凋亡,如与为基础混合器件或核酸系统性的凋亡。未来会的一项简要比较了许多应用于监测凋亡组岛上的工具,并研究课题了它们监测移到的相对能够。

4 相对凋亡移到及选取

HGT的存有显然是由于其对凋亡组反转方德式也的因素。这些因素有数与凋亡相距直接联系的震荡或取而代之凋亡的嵌入,显然被可知的更更进一步飘移的凋亡(如来自核酸的凋亡)所包围。然而,推测HGT惨剧确实境遇了选项是一个实际上相同的面对,而也许是二阶HGT。选项和HGT显然以多种步骤耦合,造成独特的相同之处,如特定凋亡的多的集性减不算,已远相距SNPs错综精细意想不到的极高连锁德式不抵消,在特定的凋亡基本功能各种各种类型当中对改组惨剧的过度描述,或者在编者的新对与连续性生态系统性的凋亡的移到赴援增大(所有这些都将在后面辩论)。了解这些耦合和它们造成的回波更更进一步利用凋亡组资料来解读有机体体的生物体学,例如,通过比对获取的DNA在酶当中兼具正因如此的用意。其当中一个举例关的到通过在全人类小肠内小儿杆菌和古生杆菌错综精细移到葡萄糖活性凋亡的某种相对演解构出。诸如此类的生物体文档分析对于研究课题在研究中心当中很难改建其连续性栖息地的许多小儿杆菌(以及它们所境遇的选项舆论压力)尤为重要,因此很难符合推测凋亡同型和权重错综精细的关系,以确认HGT引发了抗性。

选项可以理解我们所辨别到的大均HGT反转,与此系统性有效地动物群规模(Ne)很小的小儿杆菌当中。然而,对于辨别到的HGT惨剧的权重现像,以及大多数HGT惨剧确实对酶巨噬细胞正因如此、当一般来说或甚至有益,仍有许多争辩,尚未被选项性垫底。这种争辩以相同的形德式,从分子族裔凋亡学的黄金时代背景就一直在透过。尽管如此,在过往的十年当中,由于凋亡组资料集的丰富,以及属于自己族裔凋亡学说,早已有了许多进展,为改组和大力选项如何耦合形成小儿杆菌凋亡组提专供了引人都有注意的线索。在再一的章节当中,我们将辩论选项和改组其实的演解构出直觉,以及它们如何朋友们在小儿杆菌凋亡组当中留给可监测的相同之处。虽然我们辩论的大多数概念显然同时符合于AT和GT,但我们将全面性辩论GT,GT未来会取得了许多进展,与SNPs或AT改组相对于,它显然对权重有来得大的因素(大力和消极的因素)。

4.1 造成抗性等位凋亡多的集性

AT改组可以通过改组族裔内的凋亡或导入其他族裔的凋亡来造成属于自己等位凋亡(示意图2)。当一个凋亡当中存有多个正因如此凋亡,但频发在相同的凋亡历史背景当中,AT可以通过将这些正因如此凋亡合并到有所相同的凋亡历史背景当中,从而造成来得适合的等位凋亡。如果投身于的正因如此凋亡兼具大力的强性耦合,改组等位凋亡的权重提升显然更是微小。从模贝氏和小儿原体的研究中心实验室当中,人们以前就知道这种正因如此凋亡错综精细直接联系的缔造更更进一步小儿杆菌为了让。当这些抗性改组等位凋亡在痕量当中出有现时,它们时会在人群当中的传播,来得有显然被取的集。因此,我们显然时会指出,与凋亡组当中的其他胺基酸相对于,一些并能演解构出的凋亡显出有出有来得多的改组确实,即使它们不一定有来得极高的改组赴援。的确,在N. gonorrhoeae当中,兼具极相对多的集性和大力选项相同之处的凋亡也标示出出有了改组的一些最强有力的确实,其当中一些改组是从亲属关系类群移到过来的。而且,对小儿原体的相当多调查标示出,改组热点在凋亡基本功能各种各种类型当中并不均匀产自,而且往往重叠脱氧核糖核酸与生态耦合的巨噬细胞表层肝细胞(如复合物或孔肝细胞)的凋亡。改组和表层肝细胞错综精细的这种关系显然是由适于改组的反转选项舆论压力传动装置的。

4.2 凋亡专一性飘移

虽然凋亡内改组显然造成属于自己等位凋亡,并通过选项的传播,但它也显然因素整个凋亡组的多的集性方德式也。根据有用族裔凋亡模同型,改组赴援与凋亡选项值的比值(r/s)暂时了大力选项对同各种类型凋亡组多的集性的因素。如果出有现了一个颇为正因如此的凋亡,并且选项比改组强得多(r/s≪1),选项透过得如此之快,以至于所有与正因如此等位凋亡系统性的反转也时会的传播开来,减不算整个凋亡组的多的集性。或者,如果改组赴援颇为极高(r/s≫1),那么随着正因如此凋亡的的传播,在选项下的正因如此等位凋亡与其余凋亡组的相连断开,就时会频发HGT。这将定向选项减不算多的集性的因素管制在一个特定的胺基酸上,并造成凋亡专一性飘移。

十多年前,对几个管家凋亡改组的成果不算于只不过,在许多小儿杆菌类群当中,改组的阈值太低,不足以阻止哪怕是适度的选项也能清扫整个凋亡组的多的集性。然而,随着除此以外同各种类型凋亡组分子生物学和来得相当多的均值的出有现,凋亡专一性飘移已往往被辨别到改组小儿杆菌,有数海洋、酸性和致小儿类群。这显然只不过,相对于选项的低压,改组的速赴援(从同各种类型凋亡组资料当中测量)是颇为极高的,因为当正因如此的等位凋亡在动物群当中扫取而代之,改组能够充足经常性地频发。然而,这也显然只不过小儿杆菌演解构出往往很难用有用的族裔凋亡模同型来描述,而小儿杆菌连续性社会心理学和演解构出的其他相同之处显然时会给改组提专供来得多的机时会,在定向选项在此之后或操作过程当中移到等位凋亡。

例如,凋亡组当中的多个其他胺基酸显然正在境遇选项,它们错综精细的竞争显然时会延缓任何特定的正因如此等位凋亡的的传播。这一震荡在小儿杆菌当中的一个重要举例显然是境遇激进不胜阈值选择性选项(NFDS)的其他胺基酸,在这种选项当中,凋亡的因素随其在族裔当中的阈值而巨大变解构,在较极高的阈值下变得有益,但在较低的阈值下变得正因如此。在这种情形,一个属于自己正因如此的等位凋亡在凋亡组的其他地方的传播到整个动物群的唯一步骤是,它便度组合到这些由NFDS(示意图3a)过后的其他凋亡历史背景上。目前还不吻合小儿杆菌当中NFDS高效赴援频发的阈值有多极高,但这显然是一种尤其的演解构出力量塑造成了凋亡组,因为许多胺基酸的基本功能编者只不过它们显然时会境遇强大的NFDS,有数与核酸捕猎有关的凋亡。在研究中心当中,在小儿原体的各种情形,NFDS高效赴援也时会自发地出有现。这有数一个较宽年的演解构出实验室,它有数一个单一的类群和一个单一的养成皿,以及来得精细的可能会,如药剂处理的杨家鼠小肠。

凋亡组当中其他胺基酸境遇选项的另一个举例来自兼具也就是说连续性生态同型的多个连续性生态位的存有。在这种情形,我们可用的“连续性生态位”是哈金森意涵(Hutchinsonian sense)上的,它将有机体体遭遇的生态原因(非生物体和生物体),如生较宽速赴援等动物群高效赴援同构到生态原因,因此,连续性生态位显然出有现在相同的力学后方,或者显然实际上重叠,例如在一个空在在内当中存有多个可溶解的资源。如果一个特定的等位凋亡或凋亡在一个属于自己连续性生态位当中受到喜爱,西班牙人仅仅可以获取始祖连续性生态位的DNA(比如说,“本源无所不在”),小生境错综精细的改组将丧失不算数为了让西班牙人凋亡组的多的集性,然而,选项将消除任何移到不为了让的等位凋亡的改组(或者,由于HGT,为了让的等位凋亡或凋亡早已存有于始祖的多个凋亡历史背景当中,显然时会频发取而代之连续性生态位的一再便定植)。这将引发等位凋亡的相一致,这些等位凋亡以特定的凋亡扫过小生境的步骤出有现(示意图3b,有色三角形),都有是当连续性生态位错综精细的改组赴援与选项低压相对于很不在在断。这种演解构出方德式也的一个举例有数当中根瘤杆菌细杆菌(Mesorhizobium),根据权重测定,它们为了让了酸性当中镍的空在在内巨大变解构相对。与为了让表同型有关的候选凋亡通过GT的传播,并在相同的凋亡历史背景当中被找到。与上述NFDS模同型一的集,在一个胺基酸过后两个等位凋亡显然时会延缓一个尽以前正因如此等位凋亡在另一个胺基酸的的传播(示意图3b,黄圈),因为这种等位凋亡能够改组到其他凋亡历史背景上,而这些凋亡历史背景是由生态选项过后的,以的传播到整个动物群当中。

在上述两种情形,属于自己正因如此等位凋亡造成的第一个凋亡历史背景很难在整个类群当中的传播,因为凋亡组当中其他胺基酸的激进选项。这两种可能会都可以被指出是“同各种类型球为了让,大面积行动”方德式也的案例,在这种方德式也当中,细杆菌错综精细的抗性差异性保持稳定在一个尽以前的正因如此等位凋亡在类群当中阈值的增大,便度组合成各种连续性生态同型。这两种可能会错综精细的唯一区别是凋亡当中其他胺基酸的选项更更进一步,适于等位凋亡的相一致要么是通过单个族裔(即NFDS)当中等位凋亡阈值和权重错综精细的耦合,要么是通过相对集中的、较宽年相一致的, 连续性生态上截然相同的动物群便度组合在朋友们。

随着强选项关键作应用于凋亡组当中的其他胺基酸,时在在段变量选项也显然适于凋亡专一性反之亦然。例如,比起当一般来说或轻凝有益的凋亡显然在动物群当中过后充足较宽的演解构出时在在段,从而改组到多个凋亡历史背景当中。如果生态状况快要彻底改变,适于这些凋亡,多重凋亡历史背景将增大阈值,并引发凋亡专一性飘移(示意图3c)。这是在实验室当中辨别到的,对药剂敏感的小肠螺杆杆菌(Helicobacter pylori)动物群在很难药剂的养成皿当中繁育,但沾染于带有耐药等位凋亡的NADPHDNA后,移到到带有药剂的养成皿当中。

示意图3. 适于凋亡专一性显像的演解构出流体力学。a 一个族裔当中的小儿杆菌兼具一种相同之处(例如,膜肝细胞),它有两个变种,这些变种由强不胜阈值依赖选项(NFDS)过后。这种可能会被说明为从动物群当中均值的DNA在时在在段上的对齐,实相对线亦然在境遇NFDS的胺基酸上相同的对齐脱氧核糖核酸(分别亦然棕色或橙色三角形,历史背景1和历史背景2)。黑色圆盘亦然当一般来说凋亡。一个巨噬细胞获取尽以前的正因如此凋亡(紫色圈),在NFDS下通过历史背景2的传播。为了使这种正因如此的凋亡在整个动物群当中的传播,相对凋亡移到(HGT)必须首先将其移到到历史背景1;由于这能够时在在段,HGT显然在整个凋亡组当中预先频发,在历史背景当中便生多的集性2。b 一个类群通过凋亡在每个连续性生态位(棕色或橙色三角形、连续性生态位1和连续性生态位2)当中获取优势,从而为了让了两个连续性生态位。一个尽以前的正因如此反转(紫色圈)未来会压倒了连续性生态位2,但很难通过均孤立的连续性生态位1。尽管如此,连续性生态位错综精细的比起和有时候的巨噬细胞迁移使HGT从一个连续性生态位移到到另一个连续性生态位(黑色虚线标识),这将当一般来说反转移到到同各种类型凋亡组,最终使正因如此的反转压倒连续性生态位1。连续性生态位显然在空在在内上相同,也显然关的在假定空在在内内存有相同的资源。c 一个变种(紫色圆盘)出有现在一个几乎是当一般来说的连续性生态位当中,当它在阈值上漂移时,它便度混合到其他凋亡组上。当连续性生态位快要适于这种反转时,选项的传播了所有携带正因如此反转的历史背景,并很难消除不系统性的反转(黑圈)。对所有均来说,时在在段反之亦然。

4.3 多胺基酸分子标识选项

如果对连续性生态位的为了让关的单个胺基酸,那么如果连续性生态位错综精细频发改组,而选项保持稳定了生态在在的抗性差异性,则显然出有现连续性生态位内的凋亡专一性飘移(示意图3b)。如果为了让关的到两个胺基酸,从两个凝生态当中取的集的小儿杆菌凋亡组(研究课题者显然不知道)显然比随机胺基酸来得往往地阐述凋亡组当中相一致的成对等位凋亡或凋亡。然而,由于许多小儿杆菌类群兼具极高相对的同各种类型凋亡组连锁德式,在小儿杆菌当中监测这些兼具生物体学意涵的共有频发胺基酸显然是十分困难的,使得区分有意涵的生物体回波和噪声是十分困难的。然而,属于自己多胺基酸分析旨在通过设计创造性的步骤来操纵小儿杆菌当中连锁德式的历史背景相对,来监测这些共有同演解构出的凋亡对或凋亡。例如,研究课题医护人员可用凋亡座错综精细的相互文档(另一种二阶连锁德式的步骤)飘移结核小儿链球杆菌(S. pneumoniae)凋亡组,寻觅协力演解构出的凋亡座,并找到了三个氯霉素混合肝细胞错综精细的显着相同性,所有这些肝细胞都能够词句以实现对β -内酰胺药剂的极高相对耐药性。重要的是,这些步骤主要应用于监测改组小儿杆菌当中的协力演解构出胺基酸。对于极相对奎尔的类群,与随机选项的胺基酸对相对于,共有同演解构出胺基酸显然显出有出有相同的连锁德式相对。

4.4 追捧抗性凋亡移到

4.4.1 抗性与非抗性凋亡移到

虽然早已描述了许多自为了让GT的举例(见下文),但对于附件凋亡组本身的所有细节确实主要是自为了让的、近乎当一般来说的或有益的,仍存有相当大的争辩。许多移到的等位凋亡或来透过凋亡显然对带有它们的巨噬细胞提专供相当多或没正因如此处。的确,实验室将其他类群的大量DNA完整版移到到小肠沙门氏杆菌亚种血清伤寒肠杆菌(Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium)很难显着的权重现像。除了实际上独立的MGEs则有,附属凋亡在某些小儿杆菌当中显然存有正因如此的用意,以过后它们在来得相当多的小儿杆菌群居当中的存有。然而,如果小儿杆菌往往从生态当中转解构成凋亡而不难以实现其基本功能,这种其所确实在特定类群或生态当中提专供尚不吻合。虽然DNA排泄更更进一步不选取与连续性生态系统性的凋亡(然而,在排泄脱氧核糖核酸的情形,它显然保守于来自同一类群的DNA),但生态DNA很显然在对该生态正因如此的凋亡当中非金属。这方面的一个举例是入侵的小儿原体细杆菌(E. coli)在小鼠小肠的商业性定植。通过核酸内源性的GT与早已存有于小肠当中的驻留小儿原体细杆菌(E. coli),该侵略者促使获取了投身于小肠特定碳源生物合成的正因如此凋亡。

最终,大力选项暂时了在漫较宽的演解构出操作过程当中,哪些被移到的凋亡被保留在一个特定的类群内,但是,根据模贝氏研究课题,那些很难给类群促使某种程度的凋亡显然仅仅存有很较长的时在在段尺度,并在凋亡组抽取当中作为稀有凋亡(甚至当中频)出有现。对于未来会获取的那些危害性有所的凋亡来说,这显然是恰当的,因为小儿杆菌,甚至是兼具大Ne的类群,可知存有着过强危害性的凋亡(例如,非指SNPs),这些凋亡尚未通过选项去除。就像非抗性非指SNPs的流体力学一的集,在许多小儿杆菌类群当中早已辨别到稀有凋亡的并能受益、较长期过后和有缺陷的操作过程。这些方德式也并很难难以实现HGT的为了让前瞻性,而是只不过了许多移到惨剧,就像许多凋亡一的集,显然在很小相对上对母体抗性无关紧要。

然而,利用族裔凋亡学说,研究课题医护人员在理解来透过凋亡的U同型阈值产自时,对选项在来透过凋亡组形成当中的整体关键作用得出有了相同的事实(示意图4),在理解凋亡组一般来说和Ne相同性(指SNP多的集性或净解构选项的低压,两者都随着Ne的增大)错综精细的关系时,这显然也与当一般来说或选项完全一致。然而,直观不算于小儿杆菌当中的Ne是一个面对。应用于二阶Ne的凋亡组回波显然是由除凋亡漂变之则有的许多原因塑造成的,一个抽取内的SNP相对显然很难衡量标准动物群内的多的集性,而是衡量标准研究课题医护人员显然很难意识到的连续性生态上相同的动物群错综精细的差异性。选项的回波也很小相对上衡量标准小儿杆菌多的集性的均值步骤,因为这暂时了分立脱氧核糖核酸的演解构出时在在段尺度(Box 3)。

这些研究课题强调,除了有用的族裔凋亡脱氧核糖核酸资料阐述之则有,还能够来得多的文档来解开当一般来说和选项的关键作用。蒸馏精细的小儿杆菌凋亡组到凋亡确实存有直方示意图结果损失惨重的文档(例如,多的集性凋亡或凋亡错综精细的直接联系),这显然时会引发资料的可比对性弊端很难充足的文档使研究课题医护人员能够区分演解构出的一幕。例如,在当一般来说模同型和选项模同型下,如果难以实现兼具微小选项舆论压力的多个连续性生态位,可以辨别到来透过凋亡组的U同型产自。

示意图4. 在小儿杆菌类群的小团体当中,凋亡阈值举例来说深褐色U形产自。示意图当中标示出了6个类群的凋亡阈值。在这些抽取当中,许多凋亡只存有于一个凋亡组当中(罕见的来透过凋亡;每个示意图当中最左侧的条)或所有凋亡组(窗格架凋亡;示意图当中最右边的条),当中频来透过凋亡较不算。

Box 3. 选项回波衡量标准脱氧核糖核酸的均值步骤

由于均值手段的相同,相对于不胜选项和凋亡漂变,正选项对凋亡组反转形成方德式也的因素在相同资料集错综精细显然存有很小差异性。随着一对脱氧核糖核酸的分解构,它们错综精细的差异性更进一步沾染在连续性选项当中,是生存偏差的结果。示意图当中标示出了三个抽取的形态学可能会,其当中两个抽取来自同一类群,见下文在在距与演解构出时在在段大于。差异性分辨学上抽取仅包涵未来会凋亡或凋亡甜度巨大变解构(示意图当中橙点),而差异性分辨已远缘抽取则包涵较以前前频发的凋亡或凋亡甜度巨大变解构(示意图当中黄点)。然而,由于过强有益的彻底改变不时会立即从动物群当中移走,并且显然在与~1/s成比例的时在在段尺度上过后存有,其当中s是彻底改变的选项值,与那时候出有现的凋亡多的集性相对于,未来会出有现的凋亡或凋亡嵌入或有缺陷将包涵来得极高比例的有益惨剧。

因此,当研究课题由许多密切系统性的分立物分成的抽取时, 等位凋亡移到(AT)改组时会留给相同的相同之处。在这些情形,监测到的AT惨剧举例来说时会从未均值的、来得相对集中的代人当中导入属于自己凋亡簇(见示意图2b)。 早已辨别到,与同各种类型凋亡组平均相对相对于,这些移到的等位凋亡包涵来得多的指凋亡(和来得不算的有益非指 凋亡),也与在包涵相同代人的抽取当中监测到的AT相对于。 因此,在泛凋亡组研究课题的历史背景下,很难直接比较可用从同一类群抽取的抽取评估选项因素的研究课题和可用从学上类群抽取的脱氧核糖核酸的研究课题,因为它们追捧的是相同的演解构出时在在段尺度。

4.4.2 其他的凋亡组文档来推测选项

为了明确选项在塑造成HGT结果当中的关键作用,可用了各种其他凋亡组步骤来联合开发额则有的文档完整版,有数资料的时在在段脱氧核糖核酸构造,非指和指凋亡的方德式也,以及连锁德式方德式也,所有这些都受到选项的因素。例如,在相同的时在在段点采集的抽取显然标示出出有并能的巨大变解构,如改组(AT或GT)游离选项性扫过全人类小肠杆菌群。一系列的抽取也显然标示出出有出有乎意料的稳定性,如结核小儿链球杆菌(S. pneumoniae)当中所见,尽管针对特定代人的HIV的演解构出受到干扰,但NFDS则有特定的阈值过后凋亡。此则有,研究课题医护人员对垂直凋亡核酸的多的集性透过了研究课题,结果只不过,在小儿原体(E. coli)和肠链球杆菌(S. enterica)当中,许多核酸(占所有嵌入惨剧的28%)很难标示出当一般来说凋亡甲醛的确实,而是标示出了纯解构选项的确实,这只不过它们的脱氧核糖核酸被保持稳定以己任小儿原体巨噬细胞。在另一项研究课题当中,研究课题医护人员利用了这的集一个事实,即选项的传播凋亡或等位凋亡的平均速度如此之快,以至于造成了孢子体构造,在孢子体构造当中,分立株构建几乎有所相同的DNA完整版,这一回波类似于凋亡专一性飘移。该研究课题的笔记可用这种步骤来比对候选开朗瘤胃球杆菌(Ruminococcus gnavus)的选项性飘移,这显然使这种类群为了让卫生的全人类小儿原体或患有克罗恩小儿的母体。其他创造性的步骤或小儿杆菌凋亡组资料的阐述仍合理性找到,以推测大力选项的关键作用。

除了这些分析凋亡组资料的取而代之步骤则有,学说还只不过,凋亡组变解构多端解构(凋亡组变解构多端解构是小儿杆菌的一种常见震荡,它抑制了当一般来说或有益DNA的积累)也显然丰富正因如此凋亡的来透过凋亡组。连续性选项很显然更更进一步凋亡组变解构多端解构,因为许多小儿杆菌类群都有较大的Ne,这增大了选项的效力,并使有额则有DNA的巨噬细胞正处于竞争绝对优势,都有是如果这种DNA是过强有益的。然而,未来会的学说只不过,HGT本身的更更进一步显然时会不利于DNA积累和加剧有缺陷偏置。如前所述(示意图2e),可应用于改组的DNA的在在距产自保守于较较长的完整版,这显然是由于生态退解构或管制词句控制系统。数学模同型只不过,与保持稳定有一点都有注意并显然被移到的较较长脱氧核糖核酸相对于,这种偏倚显然时会减缓整个凋亡(或任何较大的DNA完整版)改组的机时会,从而不利于属于自己附属凋亡的的传播;结核小儿链球杆菌(S. pneumoniae)的体则有实解析实了这种生成内源性的有缺陷偏误。因为这些高效赴援显然时会适于来透过凋亡的并能移走,那些保留给来的显然时会有抵销这种有缺陷偏倚的正因如此因素。

4.4.3 混合连续性社会心理学和来得相当多的小儿杆菌群居

另一种研究课题来透过凋亡演解构出的步骤不是在单个类群当中,而是在小儿杆菌群居当中,这亦然了一个母体类群显然获取取而代之凋亡的来得相当多的库。在这个尺度上,附属凋亡在构建一个生态的相同类群错综精细经常性移到的辨别只不过,在共有同的选项舆论压力下,这些凋亡在相同类群当中的相一致很难用地理或演解构出史理解(因为系统性类群举例来说有相同的凋亡)。断言东濒是小儿杆菌巨噬细胞错综精细力学相距的适当给定,但生态类同型(例如,哺乳动物小肠与酸性)显然在很小相对上暂时一个特定小儿杆菌群居的巨噬细胞确实彼此靠近,这是HGT的必要状况。因此,尽管这个群居当中的类群肯定时会拥有并反之亦然使它们能够为了让构建生态的凋亡,但它们继续与其他类群相一致将适于同各种类型凋亡组的HGT,有数那些与构建生态无关的凋亡。

虽然力学上的比起显然均理解了辨别到的这些移到凋亡与特定生态错综精细的关连,但对于GT惨剧的选项性某种程度,引人都有注意的确实来自于对力学相距的仔细操纵,以及这些凋亡解读可知生态舆论压力的基本功能。虽然他们很难提专供HGT的一致凋亡组确实,但研究课题医护人员通过操纵与同一小儿原体的其他身体口部的力学相距,找到了在全人类小肠当中都有非金属的凋亡。如果很难这种操纵,小肠内类群在在尤其存有的凋亡显然只是与那些适于的传播或为了让许多相同生态的凋亡相对应(例如,与暂时性和产孢有关的凋亡)。从小肠当中专一性分立出有来的厚壁杆菌门小团体在胆汁酸7α -脱水复合物当中非金属,而胆汁酸是爬行动物脂肪生物合成的产物,在小肠生态之则有有显然遭遇。 另一组举例来说研究课题了全人类小肠有机体体群,并提专供了确实,证明小肠当中遭遇的独特的选项舆论压力塑造成了小儿杆菌群居的飘移凋亡库。无聊的是,他们找到大多数小肠抽取当中的飘移凋亡(~99%)是几乎从未在同一个人的唾液抽取当中找到。总之,在群居相对上通过基本功能凋亡集合的某种相对来透过选项的确实,显然时会阐明来透过凋亡对该群居当中的特定类群的其所。

4.4.4 实验室解析

本文当中详细详述的生物体文档学步骤显然为抗性相对移到提专供引人都有注意的确实,另则有的线索显然来自这些移到凋亡的现有基本功能编者,这些编者只不过,它们脱氧核糖核酸的表同型原计划将在可知的小儿杆菌生态下被选项(例如,一种与往往遭遇药剂的类群的药剂耐药性有关的凋亡)。然而,证明移到的等位凋亡或凋亡兼具抗性的“金标准”将是通过实验室测定直接建立凋亡同型和权重错综精细的关系,只不过凋亡同型的差异性引发权重的差异性。理想情形,这种实验室手段将可用与采集小儿杆菌的生态有所相同的生态,因为凋亡同型和权重错综精细的关系时会随着生态的彻底改变而彻底改变,但在许多情形,这是十分困难的,从全人类小儿原体到那些在地热排气口定植的小儿原体。

一种来得实际的步骤是模贝氏被选项的生态状况,期望在野生生态当中传动装置为了让,在这些状况下生较宽的小儿杆菌的磷酸解构组分子生物学显然标示出出有与对照相对于,候选凋亡上调,因此显然在系统性生态当中有用。然而,由于磷酸解构组学步骤有局限性,另一种相连凋亡同型和权重的有自觉的步骤是动物巨噬细胞嵌入分子生物学步骤,它使研究课题医护人员能够研究课题在研究中心状况下如何干扰凋亡因素权重。这些步骤更是符合于研究课题嵌入或删掉凋亡的HGT现像。例如,一个小组通过可用一个单独的动物巨噬细胞嵌入分子生物学屏幕的结果,找到了特定凋亡和全人类小肠错综精细抗性关连的更进一步确实,只不过兼具当中断的小肠系统性凋亡的贝氏杆杆菌细杆菌在小鼠小肠当中正处于竞争绝对优势 。此则有,针对在五种受到感染系统性状况下生较宽的9株铜绿假单胞杆菌构建的动物巨噬细胞分子生物学月刊不算年标示出了数百个对生存至关重要的来透过凋亡。

事实及期望研究课题方向

通过在小儿杆菌当中随之的找到属于自己HGT的更更进一步,推动取而代之搜索算法的随之的发展、监测和二阶特定类同型的改组以及创属于自己学说和计算步骤,从而研究课题其演解构出操作过程。资料集规模的随之扩大必然时会给搜索算法促使计算障碍。然而,最大的面对将关的提取额则有的凋亡组文档,以明确哪些连续性生态和演解构出原因传动装置HGT惨剧。例如,我们并不实际上了解辨别到的HGT在多大相对上更更进一步类群错综精细、类群核心或类群错综精细的凋亡组错综精细的抗性差异性。我们也不明白为什么辨别到的改组赴援差异性如此之大(甚至在小儿杆菌类群核心),以及这些差异性确实由大力选项传动装置。HGT无疑为抗性提专供了原材料,逆向连续性社会心理学步骤依赖选项相同之处的知识来比对连续性生态系统性的凋亡,直观解读改组和选项错综精细的耦合如何造成可监测到的凋亡组相同之处对于在逆向连续性社会心理学步骤当中可用这些资料至关重要。

属于自己及来得廉宜的分子生物学应用时会鼓励我们从凋亡组当中抽取来得多的文档,使除此以外的宏凋亡组的集品深度分子生物学能够为众多相一致类群建立比起有一点都有注意的凋亡组,有数那些很难在研究中心养成的类群。这些资料将提专供频发HGT的有机体体群居的快照,阐述精细连续性生态位构造下的生物体原因,为HGT的连续性社会心理学和演解构出的学说模同型提专供来得尤其的成果确实。

对于显然在研究中心养成的类群,来得廉宜的分子生物学也将适于极核酸实验室应用的的发展,以研究课题凋亡在多种生态状况下的权重现像,例如凋亡敲除月刊不算年的造成(例如动物巨噬细胞嵌入分子生物学)。这些研究课题对于找到凋亡-生态耦合对来透过凋亡在特定类群内持久性的因素是颇为重要的。这些实验室研究课题也将更更进一步阐述存有于所有凋亡组当中的许多断言RNA的基本功能,而凋亡编者为旨在比对连续性生态系统性凋亡移到的研究课题提专供了关键文档。

然而,我们将继续倚赖突破性的取而代之步骤来理解改组类群的凋亡组资料,以及属于自己学说,或旧学说的创造性应用,为小儿杆菌量身定制来指导弊端和分析。当我们思考HGT的研究课题将在期望阐述什么时,我们应该吻合,能够做好惊讶的等待。

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