一些宿主对其微生物组有进化成瘾
无论它们缺少关键微生物物种还是完全没有微生物。这种故障通常被解释为微生物需要执行独特且有益的功能，但加州大学欧文分校的进化生态学家托宾·哈默(Tobin Hammer)对这种说法提出质疑。
在 8 月 29 日发表在《微生物学趋势》杂志上的一篇经过同行评审的评论文章中，Hammer 认为，在某些情况下，微生物实际上可能并没有帮助它们的宿主;相反，它们实际上并没有帮助它们的宿主。相反，没有微生物的宿主可能会出现故障，因为它们已经进化出对微生物的依赖。在这种情况下，宿主依赖微生物来发挥作用，但微生物实际上并没有提供任何好处作为回报。
进化成瘾有时也被称为“进化依赖性”，它可能发生在任何宿主系统中——从人类肠道到植物根部，再到寄生其他微生物的微生物。哈默将其与他自己对咖啡的依赖进行了比较。
“我需要咖啡来执行基本功能，但我现在的执行效果并不比上瘾之前更好;我需要咖啡才能恢复正常。”Hammer ( @toby_hammer ) 写道。“宿主与微生物的共生也会发生同样的过程：依赖性的发展却没有功能的改善。”
尽管进化成瘾的概念已经在其他共生关系的背景下进行了讨论——例如食草动物和植物以及寄生虫及其宿主——但很少在微生物组的背景下进行考虑。哈默认为，在解释微生物去除实验时应该考虑进化成瘾，因为它可能对宿主-微生物相互作用的进化和稳定性具有独特的影响。
哈默写道：“由于很大程度上忽视了进化成瘾，微生物组领域错过了对微生物依赖性宿主特征的合理且可能常见的进化解释。” “宿主生物体是一个复杂的、内部相互关联的系统，如果没有融入其中的微生物，就像机器中的齿轮一样，就会导致组件发生故障。”
宿主可能通过多种方式对微生物产生进化上瘾。在一种途径中，宿主适应微生物的存在并发挥作用，并在此过程中变得依赖于微生物。这一途径是哺乳动物免疫系统如何依赖肠道微生物的一种解释：如果宿主在获得益处的同时，在共生关系的早期阶段经历了炎症，那么它可能会选择具有不太敏感的免疫系统。回复。通过这种方式，我们的免疫系统已经被校准，可以在微生物存在的情况下发挥作用，因此微生物的缺失会导致免疫功能障碍。
或者，宿主物种可能会对与现有宿主特征具有相似功能的微生物上瘾。在这种情况下，宿主保留该特征的选择压力较小，因此宿主最终会失去该特征并变得依赖于微生物。进化成瘾的一个例子是黄蜂Asobara tabida，它长期感染细菌内共生体沃尔巴克氏体，需要这种细菌才能产卵。其他未长期感染沃尔巴克氏体的Asobara物种不需要该细菌来产卵，并且A. tabida并没有因为沃尔巴克氏体而提高产卵能力; 细菌的存在只会使其恢复到基线功能。
哈默指出，进化成瘾和利益缺失并不是相互排斥的，在某些宿主-微生物对的情况下，两种机制都可能发挥作用。“一个过程可能会产生另一个过程，”哈默写道。“提供适应性功能的微生物有望在宿主之间传播，从而促进随后的依赖性进化。”
了解宿主是否从微生物中受益，或者在进化上对它们上瘾，可以帮助我们预测微生物生物多样性丧失的后果。在某些情况下，如果宿主能够通过种群内的遗传变异或通过新的突变来适应重新获得失去的功能，进化成瘾可能是可逆的。相比之下，如果无微生物的宿主由于缺乏益处而发生故障——例如，植物宿主依赖根瘤菌来固氮(一种必需的营养物质)——那么植物就不太可能适应失去这些微生物，因为没有植物曾经能够独立固氮。哈默指出，需要做更多的工作来检验这一假设。
“当我们考虑长期相关的微生物共生体的破坏时，可逆性很重要，”哈默写道。“在微生物缺失的情况下，进化能够挽救哪些宿主的哪些特征?”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！