Sulfur isotope insights into microb

Sulfur isotope insights into microbial sulfate reduction: When microbes meet models
Abstract
Dissimilatory sulfate reduction is a microbial catabolic pathway that preferentially processes less massive sulfur isotopes relative to their heavier counterparts. This sulfur isotope fractionation is recorded in ancient sedimentary rocks and generally is considered to reflect a phenotypic response to environmental variations rather than to evolutionary adaptation. Modern sulfate-reducing microorganisms isolated from similar environments can exhibit a wide range of sulfur isotope fractionations, suggesting that adaptive processes influence the sulfur isotope phenotype. To date, the relationship between evolutionary adaptation and isotopic phenotypes has not been explored. We addressed this by studying the covariation of fitness, sulfur isotope fractionation, and growth characteristics in Desulfovibrio vulgaris Hildenborough in a microbial evolution experiment. After 560 generations, the mean fitness of the evolved lineages relative to the starting isogenic population had increased by ∼17%. After 927 generations, the mean fitness relative to the initial ancestral population had increased by ∼20%. Growth rate in exponential phase increased during the course of the experiment, suggesting that this was a primary influence behind the fitness increases. Consistent changes were observed within different selection intervals between fractionation and fitness. Fitness changes were associated with changes in exponential growth rate but changes in fractionation were not. Instead, they appeared to be a response to changes in the parameters that govern growth rate: yield and cell-specific sulfate respiration rate. We hypothesize that cell-specific sulfate respiration rate, in particular, provides a bridge that allows physiological controls on fractionation to cross over to the adaptive realm.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กำมะถันลดจุลินทรีย์ซัลเฟตลึกไอโซโทป: เมื่อจุลินทรีย์ตามรุ่นบทคัดย่อลด dissimilatory ซัลเฟตเป็นทางจุลินทรีย์วินิจฉัยเดินขึ้นก่อนกระบวนการไอโซโทปกำมะถันน้อยใหญ่สัมพันธ์กับคู่ของพวกเขาหนักกว่า แยกไอโซโทปนี้กำมะถันจะถูกบันทึกไว้ในหินตะกอนโบราณ และโดยทั่วไปถือว่าเพื่อสะท้อนถึงการตอบสนองฟีโนไทป์เปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม แทน การวิวัฒนาการการปรับตัว สมัยซัลเฟตลดจุลินทรีย์ที่แยกจากสภาพแวดล้อมที่คล้ายกันสามารถจัดแสดงหลากหลายของกำมะถันไอโซโทป fractionations แนะนำที่ มีอิทธิพลต่อกระบวนการปรับตัวที่กนิไอโซโทปของกำมะถัน วันที่ ความสัมพันธ์ระหว่างวิวัฒนาการการปรับตัวและ isotopic ไทป์ได้ไม่ได้สำรวจ เราสามารถแก้ไขได้ โดยการศึกษา covariation ฟิต แยกไอโซโทปกำมะถัน และลักษณะการเจริญเติบโตใน Desulfovibrio ผด Hildenborough ในการทดสอบจุลินทรีย์วิวัฒนาการขึ้น หลังจากรุ่น 560 ออกกำลังกายเฉลี่ยของเชื้อชาติพัฒนาสัมพันธ์กับประชากร isogenic เริ่มมีเพิ่มขึ้น ∼17% หลังจากรุ่น 927 ออกกำลังกายเฉลี่ยเมื่อเทียบกับประชากรของบรรพบุรุษเริ่มแรกได้เพิ่มขึ้น ∼20% อัตราการเติบโตในขั้นตอนการชี้แจงในช่วงของการทดสอบ การแนะนำว่า นี่เป็นอิทธิพลหลักที่อยู่เบื้องหลังการออกกำลังกายเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันถูกตั้งข้อสังเกตในส่วนที่เลือกช่วงระหว่างแยกและฟิตเนส ออกกำลังกายการเปลี่ยนแปลงเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในอัตราการเติบโตเนน แต่แยกส่วนการเปลี่ยนแปลงไม่ แทน พวกเขาดูเหมือนจะเป็นการตอบสนองการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่ควบคุมการเจริญเติบโต: ผลผลิตและอัตราการหายใจเฉพาะเซลล์ซัลเฟต เรา hypothesize ที่อัตราการหายใจเฉพาะเซลล์ซัลเฟต โดยเฉพาะ ให้บริดจ์ให้ควบคุมแยกเพื่อข้ามไปแดนปรับตัวทางสรีรวิทยา

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ข้อมูลเชิงลึกกำมะถันไอโซโทปเข้าลดซัลเฟตจุลินทรีย์: เมื่อจุลินทรีย์ที่ตอบสนองรูปแบบ
นามธรรม
ลดซัลเฟต dissimilatory เป็นทางเดิน catabolic จุลินทรีย์ที่ชอบมากกว่ากระบวนการไอโซโทปกำมะถันน้อยมากเมื่อเทียบกับคู่ของหนัก นี้แยกไอโซโทปกำมะถันถูกบันทึกไว้ในหินตะกอนโบราณและโดยทั่วไปจะถือว่าสะท้อนให้เห็นถึงการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์สิ่งแวดล้อมมากกว่าที่จะปรับตัววิวัฒนาการ โมเดิร์นซัลเฟตจุลินทรีย์ลดที่แยกได้จากสภาพแวดล้อมที่คล้ายกันสามารถแสดงความหลากหลายของ fractionations กำมะถันไอโซโทปบอกว่ากระบวนการการปรับตัวมีอิทธิพลต่อฟีโนไทป์กำมะถันไอโซโทป ในวันที่ความสัมพันธ์ระหว่างการปรับตัวและวิวัฒนาการของไอโซโทป phenotypes ยังไม่ได้รับการสำรวจ เราที่อยู่นี้โดยการศึกษา covariation ของการออกกำลังกายกำมะถันไอโซโทปแยกและลักษณะการเจริญเติบโตใน Desulfovibrio vulgaris Hildenborough ในการทดลองทางวิวัฒนาการของเชื้อจุลินทรีย์ หลังจาก 560 รุ่นออกกำลังกายเฉลี่ยของ lineages พัฒนาเมื่อเทียบกับประชากรพันธุ์เริ่มต้นเพิ่มขึ้น ~17% หลังจาก 927 รุ่นฟิตเนสญาติหมายถึงประชากรของบรรพบุรุษเริ่มต้นเพิ่มขึ้น ~20% อัตราการเจริญเติบโตในขั้นตอนการชี้แจงที่เพิ่มขึ้นในช่วงของการทดลองแสดงให้เห็นว่านี่คืออิทธิพลหลักที่อยู่เบื้องหลังการออกกำลังกายเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันถูกตั้งข้อสังเกตภายในช่วงเวลาที่ตัวเลือกที่แตกต่างกันระหว่างการแยกและการออกกำลังกาย การเปลี่ยนแปลงการออกกำลังกายมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในอัตราการเจริญเติบโต แต่การเปลี่ยนแปลงในการแยกไม่ได้ แต่พวกเขาดูเหมือนจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่ควบคุมอัตราการเจริญเติบโต: ผลผลิตและอัตราการหายใจของเซลล์ซัลเฟตเฉพาะ เราตั้งสมมติฐานว่าอัตราการหายใจของเซลล์ซัลเฟตเฉพาะโดยเฉพาะอย่างยิ่งให้สะพานที่ช่วยให้การควบคุมทางสรีรวิทยาในแยกที่จะข้ามไปยังดินแดนที่ปรับตัว