運行時間(jian)最(zui)長的(de)(de)(de)進(jin)化(hua)試驗重現了自(zi)然界的(de)(de)(de)另一面，并且展示了一種生物的(de)(de)(de)重大變(bian)化(hua)如何改變(bian)它的(de)(de)(de)環境以(yi)及(ji)居住(zhu)在那個空間(jian)中(zhong)所有(you)生物的(de)(de)(de)進(jin)化(hua)軌跡。

　　長期實驗進化項目(mu)開始于(yu)1988年(nian)。美國密歇根州立大學的Richard Lenski選擇了單菌株的大腸桿(gan)菌，并且創建了12種培養菌。

　　此后的每(mei)一天，每(mei)種培(pei)養菌(jun)(jun)的樣品都被轉移到(dao)以葡萄糖(tang)為主(zhu)要營養物質(zhi)的新鮮培(pei)養基中。如(ru)今，自試(shi)驗開始，已有6萬多(duo)代大腸(chang)桿菌(jun)(jun)產生。

　　Lenski的試驗讓人們以前(qian)所(suo)未(wei)有的細節見證了(le)進(jin)化。由于樣品(pin)每隔(ge)75天便被冷藏起來，因此研(yan)究團隊能再(zai)次辨認他們所(suo)看見的改變背后精確的基因突(tu)變。

　　最大的(de)進化(hua)改(gai)變在約(yue)3.15萬代之后發(fa)(fa)生。在12種(zhong)(zhong)培養菌中，一(yi)種(zhong)(zhong)細胞系(xi)演化(hua)出以培養基中另一(yi)種(zhong)(zhong)化(hua)學物質—檸檬酸(suan)為食的(de)能力。如今，來自Lenski團隊(dui)的(de)Caroline Turner和(he)其(qi)他成員(yuan)在一(yi)篇提交到預(yu)印本文(wen)獻(xian)庫的(de)論文(wen)中描述了這(zhe)種(zhong)(zhong)變化(hua)引發(fa)(fa)的(de)一(yi)些(xie)影響(xiang)。

　　大腸桿菌(jun)(jun)通常并(bing)不以檸檬酸(suan)為食，因為它們無法將其(qi)攜帶進細(xi)胞中。不過，食檸檬酸(suan)細(xi)菌(jun)(jun)中的一個(ge)突變使其(qi)產生逆向轉運蛋(dan)白CitT。該蛋(dan)白能讓(rang)檸檬酸(suan)繞過細(xi)胞膜(mo)進入細(xi)胞。這種(zhong)蛋(dan)白的基因已經存(cun)在(zai)(zai)，但在(zai)(zai)氧氣(qi)出現時通常會被關閉(bi)。

　　一旦(dan)以檸檬(meng)酸為食(shi)的能(neng)力進化出來，整(zheng)個(ge)菌(jun)群便會繁盛，因為相同的培養基能(neng)維持更多細(xi)胞的生(sheng)命。很快，這些(xie)以檸檬(meng)酸為食(shi)的細(xi)菌(jun)占據統(tong)治(zhi)地(di)位，戰勝了所有大(da)腸桿菌(jun)，除了其中一株(zhu)—該菌(jun)株(zhu)反過來演化出利用被改變的環境的能(neng)力。

　　它通過(guo)(guo)產(chan)生更多的(de)(de)被稱為(wei)DctA的(de)(de)轉運蛋白(bai)成功(gong)做到了這(zhe)一(yi)點(dian)。DctA能以(yi)很小(xiao)的(de)(de)能量代價導(dao)入以(yi)檸(ning)檬(meng)酸(suan)為(wei)食的(de)(de)菌株所(suo)導(dao)出(chu)的(de)(de)琥(hu)珀(po)酸(suan)和其他(ta)分子(zi)。不過(guo)(guo)，事(shi)情并未就此(ci)停止。檸(ning)檬(meng)酸(suan)吞食者隨后還開始制造更多的(de)(de)DctA，以(yi)試圖奪回(hui)在獲取檸(ning)檬(meng)酸(suan)過(guo)(guo)程中損失的(de)(de)一(yi)些琥(hu)珀(po)酸(suan)和其他(ta)分子(zi)。