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细菌的基因交流
纪旭艳
2025/11/21 15:10:31 青岛海博生物

  细菌通常采用二分裂殖的方式进行无性繁殖,而在自然界中,无性繁殖的方式很容易遭淘汰,基因交流多样化才会更有利于一个物种的存活,虽然细菌的繁殖数量惊人,基因突变的数量累计很高,但仅仅依靠基因突变是不够,且多数基因突变是有害的,或者有些突变仅在特定环境下具有优势,在正常环境下由于竞争不过同类惨遭淘汰。为了保持种群的存活和延续几率,细菌也进化出了多种获得基因多样性的方式,通常我们称之为“基因重组”。


一、转化

  在高中生物课程中,课本上讲述科学家将胰岛素基因转入大肠杆菌体内,让大肠杆菌合成大量胰岛素,挽救了大量糖尿病病人的生命,这里用到的其中一项技术就是转化。一些细菌受周围环境的影响,会进入“感受态”(例如用氯化钙溶液低温处理大肠杆菌,会使大肠杆菌细胞膜通透性增加,变成感受态),这种状态下的细菌会很容易吸收周围环境中的DNA片段,并且有几率融合到自身的DNA中获得特定的性状。


二、接合

  一些细菌的周围存在“菌毛”,部分菌毛具有交换遗传物质的作用称为“性菌毛”,一个细菌通过菌毛接触另一个细菌,实现DNA的传递或交换,达到类似于有性生殖的效果,这个过程称之为“接合”,特别是一些抵抗抗生素的耐药性基因的传递,使该物种的基因得到更多的多样性发展,具有更高的抗逆性,更有利于种群的存活。


三、转导

  噬菌体在侵染细菌时,会将自身DNA注入到细菌宿主体内,而许多细菌为了对抗噬菌体的侵害,进化出了一些特定的DNA酶(如质粒基因重组试验使用的限制性DNA外切酶),这些酶可识别特定基因序列并对外源浸入的DNA进行切割,并逐步进行消化分解,在这个过程中,外源的DNA可能在被切割前整合到了细菌自身的DNA上,也可能在被DNA酶切割后形成的一些基因片段整合到细菌自身的DNA上,使细菌获得特定的基因和性状。


四、总结

  细菌本身通过转化、接合、转导等方式获得更多的基因重组,提高存活概率,我们也可以利用细菌的这些特性制造基因工程菌生产特定的成分。但这些特性同样也给我们带来一些麻烦,特别是临床上一些耐药菌株的出现和多样性发展,对一些疾病的治疗也带来了一定的难度。


注:本文属海博生物原创,未经允许不得转载。

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