微生物生活史策略在宿主-微生物群互作特征与进化中的关键作用

本研究针对宿主相关微生物在双相生命周期中的适应机制展开探索，通过线虫模型Caenorhabditis elegans及其天然共生菌Pseudomonas lurida MYb11和Ochrobactrum vermis MYb71，揭示了环境竞争优势菌株通过生态-进化动态主导宿主定植的规律。研究发现环境适应型菌株MYb11通过wspE基因突变增强宿主适应性，改变微生物群组成并提升宿主适合度，为理解微生物生活史策略驱动宿主-微生物互作进化提供了实验范式。

　　

在自然界中，动物与微生物形成错综复杂的共生关系，这些微生物既需要在宿主体内存活，又要在环境中传播。然而，微生物如何平衡这两种截然不同的生存需求？它们的适应策略又如何影响宿主健康？这一科学问题长期困扰着研究者。德国基尔大学（University of Kiel）进化生态与遗传学系的Nancy Obeng团队通过精巧的线虫-细菌模型系统，揭示了微生物生活史策略塑造宿主关联进化的分子机制。

研究人员采用基因组预测、数学模型和实验进化相结合的方法，首先通过gRodon算法预测两种共生菌的最大生长速率（r_max），发现MYb11（0.4/h）属于快生长型，而MYb71（0.12/h）为慢生长型。基于Grime的CSR框架分析显示，MYb11具有竞争型策略特征，而MYb71表现为胁迫耐受型。实验证实这种分化表现为：在NGM培养基上，MYb11的菌落形成单位（CFU）在72小时显著高于MYb71；但在线虫宿主内，MYb71表现出更强的持久性和释放能力。

通过建立双相生命周期模型（宿主-环境循环），研究发现环境竞争优势可转化为宿主定植优势。当人为改变起始比例时，MYb11在90:10的高比例条件下能显著提升宿主内占比。在持续10代的进化实验中，MYb11通过wsp操纵子（特别是wspE基因）突变获得宿主适应性，其群体占比在进化后显著增加。全基因组测序显示这些突变影响第二信使c-di-GMP（环二鸟苷酸）信号，与先前发现的"皱褶扩散体"表型相关。值得注意的是，这种进化改变未损害宿主适合度，反而使线虫群体规模增大，可能与MYb11的维生素合成能力有关。

研究结论部分强调三个关键发现：1）微生物在双相生命周期中存在明显的生态位分配，环境竞争优势可突破初始宿主适应劣势；2）c-di-GMP信号通路是细菌宿主适应的关键分子开关；3）微生物群落进化可正向调节宿主适合度。该成果发表于《The ISME Journal》，为理解宿主-微生物协同进化提供了新的理论框架，对微生物组工程和益生菌开发具有启示意义。