SME：细菌的噬菌体抗性和运动性间无因果关系

文章引用信息：oskella B, Taylor TB, Bates J, Buckling A. Using experimental evolution to explore natural patterns between bacterial motility and resistance to bacteriophages. The ISME Journal. 2011, 5: 1809-1817.

摘要：

细菌对噬菌体的抵抗力可以通过改变噬菌体结合的表面蛋白来获得，这种机制可能代价很大，因为这些分子通常具有关键功能，例如运动或营养吸收。为了解决这种潜在的权衡，我们将天然细菌和噬菌体种群的系统研究与实验进化方法相结合。我们比较了从七叶树叶中分离出的 80 株细菌的运动性、生长速度和对局部噬菌体的易感性，与预期相反，我们发现对噬菌体的抗性与细菌的运动性和生长速度之间没有负相关性。然而，由于相关模式（以及它们的缺失）有多种解释，我们在存在和不存在天然相关噬菌体的情况下，使用一组细菌种群的实验性进化来测试噬菌体易感性与细菌运动性之间的任何因果关系。同样，我们发现对噬菌体抗性的获得与细菌运动之间没有明确的联系，这表明对于这些天然细菌种群，噬菌体介导的选择不太可能影响细菌运动，而细菌运动性是叶际中许多细菌的关键适应性特征。观察到的自然模式与这里给出的实验性进化结果之间的一致表明了这种组合方法在测试进化权衡方面的能力。

图表：

图 1 10株自然分离细菌在3种噬菌体环境中进行了10次转移实验：高噬菌体浓度（噬菌体接种量40 μL/40 mL 0.6%琼脂)，低噬菌体浓度（噬菌体接种量4 μL/40 mL 0.6%琼脂）或无噬菌体处理（其中0.6%琼脂中不添加噬菌体）。此外，每株细菌都在两种选择机制中的一种下进化：正向（称为 "扩散 "处理）或中性（称为 "随机 "处理）扩散选择。经过大约 140 代的选择，我们总共培育出了 60 个筛选路线

图 2 从叶片内部收集的 40 株Pseudomonas-like and Erwinia-like isolates的扩散（a）与生长率（b）之间的关系。对本地噬菌体的抗性（深灰色）或易感性（浅灰色）进行比较，以确定抗性是否会对细菌的运动或生长造成影响。在琼脂（0.6%）平板上扩散48 小时，测量覆盖面积（平方厘米）来衡量。对数值进行平方根转换，以校正非正态性

图 3 5个初始敏感菌株在噬菌体存在（虚线）或不存在（实线）的情况下，经过10次连续传代后的抗性进化。Proportion of infective phage代表对实验性进化接种中使用的16个噬菌体的敏感性

图 4 选择性实验结束时（即传代10）对最初具有抗性（a）和最初具有易感性（b）的分离菌株进行的the common garden experiment实验结果。在0.3%琼脂（swimming; left panel）、0.6 %琼脂（swarming; middle panel）和1.2 %琼脂（twitching; right panel）上测定。这些实验是在环境中没有噬菌体的情况下进行的，以检查与噬菌体相互作用或来自噬菌体的生态反馈不产生的品系之间的差异。因此，"处理"代表了实验进化过程中每个株系的噬菌体环境，而不是在the common garden experiment中。