创造的摇篮：进化在实验室中塑造了新的生态系统

长跑＆冒号;实验室进化发生在像这样的烧瓶中（图像与冒号;密歇根州立大学）最长的进化实验室实验再现了自然界的另一个方面，展示了一个生物的重大变化如何改变其环境，并改变了它的进化轨迹。所有的创造长期实验进化项目始于1988年。密歇根州立大学的理查德·伦斯基（Richard Lenski）采集了一种大肠杆菌菌株并建立了12种培养物。从那以后，每一天，每种培养物都有一个样本。转移到含有葡萄糖作为主要营养素的新鲜生长培养基中。自实验开始以来，细菌已经历了超过60,000代。

广告实验室中的进化实验现在已成为常规。许多生物学家也在研究野外的进化，有些认为快速进化可能是常态而不是例外。但是，伦斯基的实验使我们能够以前所未有的细节见证进化。由于样本每75天被冻结一次，团队可以回过头来确定他们所看到的变化背后的确切基因突变。实验已成为进化的典型代表，引起创造论者的惊愕，试图解释其令人信服的证据。最大的进化论在大约31,500代之后发生了转变，当时12个种群中的一个种群中的一个进化出了柠檬酸盐的能力，柠檬酸盐是生长培养基中的另一种化学物质。现在，Caroline Turner和Lenski团队的其他成员已经在预印本服务器上发布的论文中描述了这种变化的一些后果。

。大肠杆菌通常不以柠檬酸为食，因为它们不能将其带入细胞。但柠檬酸盐食用者中的突变使他们能够制造出一种“逆向转运蛋白”CitT，它允许柠檬酸盐穿过细胞膜并进入细胞。这种蛋白质的基因已经存在，但通常在氧气存在时关闭。反向运动是一种旋转门。它允许一个分子换成另一个分子。在这种情况下，柠檬酸盐被导入细胞中，以换取三种较小的，价值较低的分子和结肠中的一种;琥珀酸盐，富马酸盐或苹果酸盐。一旦这种以柠檬酸盐为食的能力进化，人口就会蓬勃发展，因为相同的生长培养基现在可以维持更多的细胞。这些柠檬酸盐饲养者很快就占据了主导地位，与其他一种大肠杆菌菌株竞争，后者又进化而来利用变化的环境 - 现在包含三种输出分子。它通过制造更多的一种叫做DctA的转运蛋白来做到这一点，DctA以很小的能源成本进口琥珀酸和其他由柠檬酸盐引起的菌株输出的分子。但是并没有止步于此。然后柠檬酸盐食用者也开始制造更多的DctA来试图回收他们在获取柠檬酸盐过程中失去的一些琥珀酸和其他分子。这项工作是进化和生态系统如何密不可分的一个巧妙的例子。 “我们的研究结果表明，进化新奇可以改变环境条件，从而促进多样性，改变生态系统的结构和共存生物的进化轨迹。”该论文称。研究人员将这与光合细菌的进化相比较了大约24亿年。前和结肠;正如第一光合作用者排出的氧气改变了地球并改变了进化过程，因此柠檬酸盐食用者的出现改变了生长介质并改变了生活在其中的所有细菌的进化路径。这正是生物学家所期望的，但是谢谢对于这个实验和其他类似的实验，我们现在可以看到行动中的进化.Turner的发现也是进化无意识的另一个例子。最好的解决方案是使用一点能量直接进口柠檬酸盐，而不是将其换成琥珀酸盐，然后花费精力在其他细菌以其为食之前将琥珀酸回收。“柠檬酸盐消耗的演变就是一个例子。如何进化创新经常涉及陪审团操纵，重用现有部件，“特纳说。 “我们的工作表明，陪审团操纵如何对系统的生态和未来的演变产生重要影响。”

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