遗传进化证据

一、遗传进化证据

异生物源有机物进入自然环境后会不断积累而达到危险的程度，产生无法规避的风险，至今的大量研究说明各种各样的有机污染物除了可被物理、化学、水解和光解外，都在不同程度上可被生物降解。许多以难降解污染物为唯一碳源能源的微生物已经分离出来，例如被公认极难降解的DDT在其使用的短期内人们不能从自然环境中分离到利用这些化合物的微生物，而经过一段时间以后，特别是在20世纪末，已有大量的文献报道，已经分离到许多可以DDT为唯一碳源生长的微生物，这说明微生物在长期的适应过程中进化出降解能力。芳香族化合物及其氯代芳香族化合物种类繁多，其降解过程及降解信息得到充分的研究，研究的结果为生物降解的遗传进化提供了许多确切的证据。这包括:

①已经分离能完全降解利用氯代芳香族化合物的微生物，这些微生物对有机物的降解途径及降解机理都已得到广泛而深入的研究。

②许多不同降解菌株带有相同功能的质粒、降解酶，它们降解过程的代谢调控具有相似性。TOL、NAH和SAL质粒显示出明显的DNA同源性，带有降解氯代芳香族化合物基因的降解质粒pJP4，pAC25，pSS50和pBRC60有一个明显同源质粒骨架，这些骨架决定着复制和转移的功能。氯苯质粒pP51和pJP4降解基因的外侧区域同源。这些结果说明它们共有一个能自我传递的祖先。从美国、澳大利亚和加拿大分离出的2，4-D降解菌，其大部分相应降解基因与真养产碱菌JMP134的pJP4质粒的6个基因，特别是与tfdA有高度的同源性。大部分降解菌拥有类似tfdA、tfdB和tfdC片段的结合，这三种基因的基因探针检测出各种水平的同源性。降解菌中的产碱菌属、伯克霍尔德氏属及红育菌属中的某些菌株和tfdA、tfdC有60%或更高的同源性。

③现在实验室研究利用各种分子生物学技术所组建的新的降解菌株实际上可以认为是自然环境进化过程的强化和实验室再现。

④芳香类及氯代芳香类化合物降解途径都展现出以中心代谢产物为中心的代谢途径，即中心代谢途径(centralmetabolic pathways)，也即各类芳香族和氯代芳香族化合物都先后被转化成儿茶酚和氯代儿茶酚，这两种中心化合物再经间位或邻位裂解而被进一步降解。从中我们可以看到这些化合物的降解存在一条中心途径，可以认为这些化合物的降解进化是围绕这条中心途径经水平扩展、垂直扩展后完成的。

⑤调控系统的同源性。调控氯代芳香化合物降解基因的多为LysR家族的成员，这个家族的每种蛋白质至少有一个亚基是共有的。