为了在恶劣环境中生存，生物体通常必须获得新的性状。但进化规则似乎限制了它可以同时优化多少种这样的特征。在一项新的研究中，研究人员表示，他们发现一些细菌会做出基因权衡：所涉及的微生物只能发展出两种新性状中的一种，并选择了最有助于它们在给定环境中茁壮成长的那一种。
这些结果可以为研究传染性微生物如何对抗生素产生耐药性提供模型。“我们想了解规则，如果存在规则的话，生物体如何适应，”高级研究作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的生物物理学家塞佩·库恩说。“如果我们能做到，也许就有机会在治疗方面取得重大突破。”
库恩实验室的研究生大卫·弗雷贝尔在营养丰富或营养贫乏的生长培养基中培养了大肠杆菌，并测量了微生物的扩散速度。一个数学模型预测，传播速度最快的微生物将是那些结合了两种性状的微生物：游泳速度和生长速度。但相反，微生物只选择了一种性状：在营养丰富的环境中，迁移最远的微生物选择了快速游泳。相比之下，在营养贫乏的培养基中，繁殖速度最快的微生物胜出。
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通过比较进化程度更高的微生物与其祖先的DNA序列，弗雷贝尔发现，移动速度最快的微生物获得了一种突变，而繁殖速度最快的微生物获得了另一种突变。没有一种存活下来的生物体同时拥有这两种突变。
库恩说，发表在《eLife》上的这项发现表明，最适应的细菌选择了“一种或另一种进化路径”。这种妥协可能是生物体在面对环境挑战时用来生存的众多基因工具之一。