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土壤中的细菌多样性受冰河时代的影响

2019-01-22 09:48:08 • 来源：

从药物的角度来看，很少有微生物像链霉菌一样有价值：这一类细菌是目前使用的80%抗生素的来源。一项关于其在北美土壤中分布的新研究表明，多样性的梯度与纬度相对应，并指向南方和威斯康星州作为独特的热点。

土壤中的细菌多样性受冰河时代的影响

研究的资深作者，综合植物科学学院土壤与作物科学部副教授丹·巴克利说：“你可以在这个星球上的任何地方找到链霉菌。” “关于他们最有趣的事情之一就是他们生产了大量的抗生素。目前的想法是他们生产抗生素以保护他们的草坪 - 从字面上和比喻上 - 彼此和其他微生物。”

自从1944年发现第一种成功的以链霉菌为基础的抗生素治疗结核病以来，利用这一属的多样性一直是抗生素发现的优先事项。巴克利和他的研究小组确信，在这些抗生素强国中实现潜力的一个关键是更好地了解细菌的进化历史和生态。他们分析了来自北美15个地点的样本，包括草坪，草地和旧田地下的土壤，产生了900多种菌株，代表了链霉菌属家族树中100多个不同的群体。但正是这种多样性的模式引起了巴克利和他的团队的兴趣。

“我们看到了强烈的区域模式，例如某些菌株仅存在于东北或南方，”巴克利说。“南方的多样性较高，北方较低，与纬度相对应。虽然在植物和动物中观察到这种模式，但这是首次显示微生物多样性纬度梯度的研究之一。”

确定多样性的一般模式也使得例外非常清楚，包括威斯康星州无漂移区的高度多样性，这是该州西南部的一个小区域。无漂移区逃离了威斯康星州冰川，该冰川在3万至1万年前覆盖了几乎所有加拿大和美国北部。

“这是整个研究中最多样化的样本，也是整个非洲大陆许多其他地方最多的，”巴克利说。“因此，在未来的工作中，这是一个适合更多采样的地方。”

多样性的纬度梯度支持巴克利的假设，即历史气候变化，特别是从北到南席卷的重复冰期，是塑造微生物多样性的关键因素。此外，他的研究小组的数据显示，重复范围扩大和收缩的周期似乎已经将塑造细菌多样性的优势放在运气和机会上，而不是自然选择的生存最适合的压力。

“每次冰川接近时，它都会形成一块干净的土壤，因为虽然孢子是耐用的，但它们不能存活数千年，”巴克利说。“所以你可以想象，对于第一批到达的微生物，它就像是应许之地，没有竞争，它们可以扫过环境。”

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