细菌基因组中的马力与燃料效率

在大量繁殖时能够迅速繁殖的微生物具有进化的额外基因储备，使其能够快速响应不断变化的条件，如石油泄漏或肠道疾病的爆发。另一方面，能量囤积细菌用于制造核糖体的基因拷贝要少得多，核糖体是将氨基酸组装成细胞内蛋白质的微小工厂。“就像内燃机的功率和效率之间的权衡一样，我们发现制造核糖体的基因数量表明细菌的生态策略有利于快速或有效的生长，”密歇根大学微生物学家托马斯施密特说。

“据我们所知，这是第一个将这些核糖体基因的数量与细菌生长速度和生长效率联系起来的有力证据。这些研究结果有助于为预测微生物的行为奠定基础，以应对人类活动对微生物组的不断扩大的影响 - 那些与人体以及其他环境相关的东西。“

结果总结于9月12日在“ 自然微生物学 ”杂志上发表的一篇论文中。

施密特说，这些研究结果使科学家向建立预测模型的目标迈进了一步，该模型描述了复杂的微生物群落在不同条件下的行为。这是5月白宫科技政策办公室启动国家微生物组倡议时对研究人员提出的挑战之一，该倡议旨在促进不同生态系统中微生物组的综合研究。

密歇根大学生态与进化生物学系和医学院教授施密特参加了五月活动。UM是该计划的一部分，已向密歇根微生物组项目投入350万美元，旨在通过饮食干预推动如何操纵人体肠道微生物组的结构和功能，并让本科生参与真实的研究。

在增长率研究中，Schmidt和他的同事们对1,167 种细菌的基因组进行了比较分析。在每个基因组中，他们计算了编码核糖体中RNA分子的基因拷贝数。每个细菌基因组的拷贝数从1到15不等。

他们发现，最大细菌生长速率加倍，拷贝数增加一倍，而有效利用碳的细菌种类的核糖体RNA基因拷贝则少得多。

作者写道，细菌基因组中核糖体RNA基因的数量“预测了生殖生长速度和生长效率的两个重要组成部分”。“如果我们要为人类和环境健康管理微生物组，这些见解......将是必不可少的。”

之前的研究表明，在2010年深水地平线石油泄漏事件发生后不久，就会出现含有9个核糖体RNA基因的碳氢化合物降解细菌。在陆地环境中，对细菌代谢的除草剂2,4-D反应最快的细菌比那些反应缓慢的核糖体RNA基因具有更多的拷贝。

微生物是地球上最丰富的生命形式。它们维持着地球的大气层，驱动陆地和水生生态系统的基本过程，并与所有植物和动物形成了亲密的关系。

微生物群是生活在人类，植物，土壤，海洋和大气中的微生物群落。微生物群维持不同生态系统的健康功能，影响人类健康，气候变化，粮食安全和其他因素。