我們對(duì)生物世界了解得越多，它就越復(fù)雜。

這一點(diǎn)在最近關(guān)于微生物影響宿主的方式的發(fā)現(xiàn)中最為明顯。

微生物組的組成 - 即通常存在于腸道中的真菌，細(xì)菌和病毒群落 - 會(huì)影響其宿主生物的健康。這包括他們對(duì)抗疾病的能力，他們可以從食物中提取的營(yíng)養(yǎng)水平等等。

微生物組的影響在昆蟲(chóng)的情況下尤其顯著，其中微生物不僅可以存在于宿主昆蟲(chóng)的腸道中，還可以存在于宿主細(xì)胞內(nèi)。這些細(xì)胞內(nèi)微生物包括從母親傳給后代的細(xì)菌。

這些類型的細(xì)菌被稱為內(nèi)共生體，可以對(duì)其宿主產(chǎn)生一系列影響。

這些可能包括幫助宿主的作用，如為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)宿主細(xì)胞免受病毒侵害。但它們也有更可疑的結(jié)果——包括殺死宿主的胚胎和改變宿主產(chǎn)生的后代的性別比例。

當(dāng)內(nèi)共生體對(duì)宿主有害時(shí)，宿主基因組可能會(huì)進(jìn)化以阻止這些影響。這可能導(dǎo)致宿主與其細(xì)菌內(nèi)共生體之間的進(jìn)化“軍備競(jìng)賽”。

我們的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)在一種名為Drosophila pseudotakahashii的澳大利亞特有蒼蠅中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程的例子，這種蒼蠅在澳大利亞?wèn)|海岸很常見(jiàn)。

我們的工作發(fā)表在PLOS Biology雜志上，最初發(fā)現(xiàn)這種蒼蠅的所有成員都攜帶一種稱為沃爾巴克氏體的內(nèi)共生細(xì)菌，這種細(xì)菌從母親傳給后代。

當(dāng)我們使用抗生素來(lái)治療這種沃爾巴克氏體菌株的蒼蠅時(shí)，蒼蠅可以存活下來(lái)。然而，在被沃爾巴克氏體感染的雄性和不再攜帶感染的雌性之間發(fā)生的任何交配中，這些雌性的后代都會(huì)死亡。

這對(duì)攜帶感染的雌性造成了巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈儧](méi)有被受感染的雄性絕育。

由于存在第二種沃爾巴克氏體菌株，可以與第一種菌株一起感染蒼蠅，整個(gè)情況變得更加復(fù)雜。

當(dāng)?shù)诙N菌株存在時(shí)，雌性蒼蠅只產(chǎn)生雌性后代 - 使其成為有效的“雄性殺手”。

在某些情況下，這可能會(huì)通過(guò)減少對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)并幫助它們避免近親繁殖而使蒼蠅受益。但雄性殺手可能意味著蒼蠅的巨大成本，因?yàn)樯n蠅如果不交配就無(wú)法產(chǎn)生后代。

在沒(méi)有雄性的情況下，蒼蠅種群將滅絕。

因此，這引發(fā)了另一場(chǎng)軍備競(jìng)賽，宿主必須進(jìn)化出一種抑制雄性殺手細(xì)菌的方法。

在Drosophila pseudotakahashii中，我們看到了這種軍備競(jìng)賽，在蒼蠅基因組的特定區(qū)域產(chǎn)生了非常迅速的變化 - 這是生物體中完整的DNA(遺傳物質(zhì))。

基因組開(kāi)始獲勝。

在幾周內(nèi)，盡管存在第二種沃爾巴克氏體菌株，但具有雄性殺手細(xì)菌的蒼蠅種群能夠再次開(kāi)始產(chǎn)生雄性。我們能夠確定一些可能參與這種“男性殺手抑制”的基因。

我們當(dāng)?shù)氐纳n蠅物種可以為我們提供一堂課，了解宿主和微生物之間相互作用的復(fù)雜性質(zhì)，這些相互作用塑造了生物體生命的許多方面。此外，它說(shuō)明了正在進(jìn)行的進(jìn)化變化，這些變化可以很快發(fā)生，以改變這些內(nèi)部相互作用。

但這些具體的教訓(xùn)具有更廣泛的影響，因?yàn)槲覀兿Ｍ倏v生物體的微生物組以鼓勵(lì)有益的影響。

例如，生活在蚊子體內(nèi)的沃爾巴克氏體菌株被故意傳播到世界各地，因?yàn)榧?xì)菌實(shí)際上可以阻止登革熱等一些蚊媒疾病的傳播。

但是，如果宿主的基因組進(jìn)化以阻止這些影響呢?或者，如果可以釋放殺死雄性的細(xì)菌來(lái)抑制害蟲(chóng)種群呢?

當(dāng)涉及到微生物時(shí)，我們正處于旅程的開(kāi)始，我們了解得越多，我們就越需要期待意想不到的事情。