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一作直播报告 | ISME: 北大吴晓磊课题组揭示合作演化新机制:“自私”驱动合作关系的建立?
时间:2021-01-19

本周微生态荣幸邀请到北京大学工学院王淼啸博士来跟大家在线上分享他最近发表在ISME(IF:9.180)的研究成果《Selfishness driving reductive evolution shapes interdependent patterns in spatially structured microbial communities》

01 直播时间

2021年1月21日(周四)上午10:00

腾讯课堂直播间

欢迎各位老师、同学围观,不见不散!

免费学术直播课

《自私还是无私?——公共物质交流驱动微生物合作行为演化》

02 报告简介

在微生物群落当中,微生物个体分泌的有益代谢物会不可避免的“泄漏”到环境当中。这些代谢物可能被其他微生物个体所获取,从而成为可供整个群体分享的“公共物质”。公共物质的共享,使丢失公共功能的个体,也可以在群落环境下生存。微生物生态学中著名的“黑色皇后假说”指出,公共功能的丢失降低了个体的代谢负担,有利于增加个体环境适应性,这使得这些“自私”的功能丢失个体可以在祖先种群中扩张,扩张能力的强弱取决于功能代价的大小(功能丢失的好处)和公共物质的冗余程度(功能丢失的坏处)的权衡。然而,在复杂微生物群落中,当多种公共物质可以被共享时:

(1)是否会通过退行性演化形成多个专一种群构成的合作模式(即其中每个种群只专一生产某种公共物质)呢?

(2)形成这些模式的条件是什么?

(3)在进化尺度上,是否存在复杂的随机性因素影响合作模式的形成?

为了解决这一系列问题,我们构建了一个Individual-based model来概念化模拟微生物的退行性演化过程。模拟初始时,一个祖先种群被赋予了生产三种必需公共物质的能力,但这些公共功能可以在之后的演化中随机丢失。

模拟结果显示,功能丢失的基因型确实可能“自私”地从祖先中演化定殖。在功能代价和功能冗余的影响下,这些基因型会自发形成三种可能的相互依赖模式:完全功能分工、单向依赖和非对称功能互补。此外,随机演化事件,如基因型出现的优先顺序和出现时的相对空间定位,对不同相互依赖模式的形成也有重要影响。在相互依赖模式形成后,群落对环境扰动表现出更好的抵抗力,这暗示形成相互依赖模式是一种自然选择青睐的群体演化策略。本研究将生态水平上的相互作用与演化尺度上的动态过程相结合,为解释退行性演化如何塑造微生物的相互依赖模式和进行群落构建的人工调控提供了新的视角。

03 嘉宾简介

主讲人王淼啸,北京大学工学院博士研究生,主要关注微生物种间相互作用和合成微生物生态学研究,致力于将数学模型仿真与合成群落实验相结合,阐释微生物生态学的基本规律和原理。目前在The ISME Journal,Applied and Environmental Microbiology,Molecular Microbiology, 和Environmental Microbiology reports等杂志上发表论文6篇,其中第一作者署名2篇。

本期主讲文章的通讯作者简介:

聂勇,北京大学工学院助理研究员。主要关注烃代谢分子调控、微生物相互作用以及微生物群落构建机理。已在PNAS, The ISME Journal, Environmental Microbiology, Applied and Environmental Microbiology, Molecular Microbiology等杂志上发表论文50余篇。

吴晓磊,北京大学工学院教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,杰出青年基金获得者。长期从事环境微生物群落结构分析与定向调控,环境微生物资源开发与污染治理与环境修复,污水治理与资源化,微生物采油等理论和技术的研究、开发和应用。已在Nature communications, PNAS, The ISME Journal, EnvironmentalMicrobiology, Applied and Environmental Microbiology, Molecular Microbiology等杂志上发表论文160余篇。

04 观 看 方 式

1 直播地址:

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