细菌-噬菌体与种子库协同进化

　　协同进化源于两个或多个物种之间的相互进化变化。共同进化在共生主义者中很常见，也是理解宿主-寄生虫动态的重要过程。例如，拮抗相互作用往往涉及防御策略的选择，无论是行为属性还是形态特征，都可以减少寄生虫对宿主适应性的负面影响。反过来，寄生虫通常会进化以克服宿主对防御策略的投资。这些潜在的协同进化机制可以产生生态进化反馈，从而对耦合种群的多样性和动态产生影响。协同进化的复杂性进一步受到人口统计学、交配系统、营养、生产力、扩散和其他有助于生物体适应性的特征的影响。

　　可能影响协同进化的一个特征是休眠。当受到波动或次优条件的挑战时，许多生物体会解释环境线索并响应性地过渡到代谢不活跃的状态。生物体还可以通过在代谢状态之间随机转换来对冲不可预测的嘈杂环境中的赌注。 无论采用哪种策略，休眠都会创建一个被称为“种子库”的不活跃个体的储存库。虽然不能繁殖，但休眠的个体死亡率降低。因此，种子库会影响种群的进化和生态。例如，种子库可以减少遗传漂移，因为它增加了有效种群规模。此外，种子库保留了种群中的个体，否则这些个体很容易被自然选择移除。综上所述，种子库提供的遗传储存可以缓冲谱系的灭绝，并有助于维持种群内的多样性。休眠是对生活在波动环境中的一种适应。它允许个体在受到不利条件的挑战时进入代谢活动减少的可逆状态。休眠还可以通过为生物体提供远离捕食者和寄生虫的避难所来影响物种相互作用。在这里，文章检验了一个假设，即通过产生受保护个体的种子库，休眠可以改变对抗性协同进化的模式和过程。作者进行了一项factory设计的实验，在存在与不存在由休眠内生孢子组成的种子库的情况下，文章中将细菌宿主(枯草芽孢杆菌)及其噬菌体(SPO1)传代。部分由于噬菌体无法附着在孢子上，种子库稳定了种群动态，并导致最小宿主密度比无法进入休眠状态的细菌高出30倍。通过为噬菌体敏感菌株提供避难所，结果表明种子库保留了表型多样性，否则这些多样性会因选择而丢失。休眠还储存了遗传多样性。在通过混合群体测序表征等位基因变异后，同时也发现种子库保留了两倍的突变宿主基因，无论噬菌体是否存在。基于实验过程中的突变轨迹，证明了种子库可以抑制细菌-噬菌体的协同进化。休眠不仅创造了结构和记忆，缓冲了种群对环境波动的影响，而且还改变了物种的相互作用，从而可以反馈到微生物群落的生态进化动态中。

　　文献链接

　　https://doi.org/10.1038%2Fs41396-023-01449-2