Происхождение бактериального разнообразия через горизонтальный перенос генов и адаптацию к новым экологическим нишам

Горизонтальный перенос генов (ГПГ) играл важную роль в эволюции бактерий по крайней мере с момента возникновения бактериальных отделов, и ГПГ по‑прежнему способствует появлению бактериального разнообразия, включая разнообразие, основанное на устойчивости к антибиотикам. Адаптивный ГПГ облегчается особыми чертами генетического обмена у бактерий, такими как промискуитет обмена генетическим материалом и малая длина передаваемых фрагментов. Скорость генетического обмена ограничивается генетическим и экологическим сходством организмов. Адаптивный перенос генов возможен лишь для тех генов, которые могут передаваться как функциональная единица, обеспечивать приспособление, выходящее за рамки ниши, и быть совместимыми с архитектурой и физиологией других организмов. Горизонтально переданные адаптации могут сопровождаться затратами на приспособленность, и естественный отбор может смягчать эти издержки. Происхождение экологического разнообразия можно анализировать, сравнивая геномы недавно дивергировавшихся, экологически различных популяций, которые можно обнаружить как кластерные последовательности. Такие сравнения геномов демонстрируют значимость ГПГ в экологической диверсификации. Новоразветвившиеся популяции не удаётся обнаружить как кластерные последовательности, когда их экологические различия закодированы плазмидами, как это часто бывает при устойчивости к антибиотикам; обнаружение таких популяций требует скрининга функций, кодируемых плазмидами. В этой статье рассматриваются особенности бактериальной генетики, позволяющие ГПГ, сходства между организмами, способствующие ГПГ между ними, ограничения видов адаптаций, которые могут быть переданы, и смягчение издержек приспособленности, связанных с ГПГ; также рассматриваются подходы к обнаружению происхождения новых, экологически отличных бактериальных популяций и роль, которую ГПГ играет в их возникновении.