本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
物种是那些比看起来更难定义的事物之一。虽然很明显（例如）老鼠与狗是不同的物种，但动物之间的亲缘关系越近，就越难正确地将它们归为物种。通常的定义涉及物理特征的共享（尽管大丹犬和西施犬之间共享的物理特征可能更难确定……）以及繁殖的基本概念。如果两个物种可以杂交繁殖产生可育后代，它们通常被认为是同一物种。但这仍然会遇到问题；有些动物可以杂交但就是不杂交（例如，如果它们生活在山脉的两侧），有些动物可以杂交并产生大部分不育的后代，偶尔会出现随机的可育怪癖，而有些动物可能可以杂交，但这很难想象（再次以大丹犬和西施犬为例）
然而，当涉及到微生物世界时，物种的概念变得更加模糊。对于细菌和古菌来说，甚至杂交的概念也不真正存在。细菌不需要所有那些黏糊糊的“性”行为来产生更多的细菌，它们只是将自己一分为二，并从它们的同伴、附近的细菌和一般环境中窃取随机的DNA。然而，与此同时，能够区分细菌物种仍然是有用的；例如，认识到金黄色葡萄球菌与大肠杆菌是非常不同的生物。并非所有细菌都相同；但是，如果它们可以如此容易地共享基因，为什么会有如此明显不同的物种？它们之间为什么会有任何差异呢？
对古菌（细菌中可悲地被忽视的表亲）所做的研究开始让我们更了解微生物中的“物种”是如何形成的。对嗜热嗜酸（喜高温和低pH值）古菌Sulfolobus islandicus（从俄罗斯的一个温泉中采集）的研究表明，至少在这些菌株中，一些机制导致了独立古菌物种的形成，而不是一个同源的种群。
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该论文重点介绍了关于微生物中物种如何形成的两种主要理论。“物种”在这种情况下被定义为具有离散序列多样性簇的谱系。理论一是“生态位”理论，即选择是生态的，并且“生态型”（即几乎是物种）被保留是因为它们专门化自己以适应某个生态位。如果您试图成为最擅长生活在热塘中的生物，那么帮助您应对冰晶的基因将不会有太大用处。
第二种理论是存在遗传障碍，导致某些微生物群落变得在遗传上不同且类似于物种。如果您自身遗传物质中的突变比从附近生物体中拾取的基因更可能被传递下去，那么就会形成物种的遗传簇。这都与突变和重组的速率有关，并且在下面的参考文献中为感兴趣的人提供了更好的解释（有更多的段落）。它还可能涉及诸如限制性酶之类的物质，这些酶可以切割DNA。如果一个古菌谱系包含分解另一个谱系DNA的酶，那么它们很快就不会成功地共享DNA。
这也可能是两者之间的一种混合。如果正在共享少量的DNA，同时由于生态位特化而对染色体进行大的改变，那么该物种符合理论一。如果与同类微生物共享更多的DNA，并且每个微生物都没有发生太多突变，那么理论二显然更相关。对于不同的物种，在不同的条件下，物种形成可能使用不同的方法发生。
然而，对于Sulfolobus islandicus，现在有更多关于物种和簇如何形成的信息。研究人员观察了温泉中的两个独立谱系，发现尽管古菌能够共享DNA，但它们仍然开始在生态上变得不同，并在进化上独立。需要明确的是，没有物理屏障阻止它们。它们都只是在同一个温泉中近距离游动。甚至没有生化屏障阻止它们，DNA能够在两种菌株中存活而不会被酶分解或以其他方式受到损害。
那么这两个独立的菌株是“物种”吗？不完全是，它们仍然共享DNA，但它们似乎正在成为不同的物种。古菌和细菌一样，将始终能够彼此共享DNA。这里令人着迷的是，有时，似乎它们只是不想这样做。微生物中物种的形成可能较少是因为物理上阻止基因流动的障碍，更多是因为生物体本身根本不想再共享DNA。
毕竟，如果您在过去几百年中专门进化以适应一个精确的小生态位，那么来自没有这样做的人的DNA会有多大帮助呢？
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参考文献 1:Cadillo-Quiroz H, Didelot X, Held NL, Herrera A, Darling A, Reno ML, Krause DJ, & Whitaker RJ (2012). 基因流模式定义了嗜热古菌的物种。《公共科学图书馆·生物学》，10 (2) PMID: 22363207
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