為了在惡劣環境中生存，生物體通常必須獲得新的性狀。但進化規則似乎限制了它可以同時最佳化多少種這樣的特徵。在一項新的研究中，研究人員表示，他們發現一些細菌會做出基因權衡：所涉及的微生物只能發展出兩種新性狀中的一種，並選擇了最有助於它們在給定環境中茁壯成長的那一種。
這些結果可以為研究傳染性微生物如何對抗生素產生耐藥性提供模型。“我們想了解規則，如果存在規則的話，生物體如何適應，”高階研究作者、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的生物物理學家塞佩·庫恩說。“如果我們能做到，也許就有機會在治療方面取得重大突破。”
庫恩實驗室的研究生大衛·弗雷貝爾在營養豐富或營養貧乏的生長培養基中培養了大腸桿菌，並測量了微生物的擴散速度。一個數學模型預測，傳播速度最快的微生物將是那些結合了兩種性狀的微生物：游泳速度和生長速度。但相反，微生物只選擇了一種性狀：在營養豐富的環境中，遷移最遠的微生物選擇了快速游泳。相比之下，在營養貧乏的培養基中，繁殖速度最快的微生物勝出。
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透過比較進化程度更高的微生物與其祖先的DNA序列，弗雷貝爾發現，移動速度最快的微生物獲得了一種突變，而繁殖速度最快的微生物獲得了另一種突變。沒有一種存活下來的生物體同時擁有這兩種突變。
庫恩說，發表在《eLife》上的這項發現表明，最適應的細菌選擇了“一種或另一種進化路徑”。這種妥協可能是生物體在面對環境挑戰時用來生存的眾多基因工具之一。