我們都是人（Homo sapiens），同屬同種，但是每個人都不大一樣。細菌呢？
當然，讀者會說，因為我們是進行有性生殖的多細胞生物，個體之間當然會有差異；而細菌以二分裂（fission）法繁殖，照理說，不管細菌二分裂幾次，所有的細菌應該都一模一樣吧！
但是，真的是這樣嗎？
最近，約克大學（University of York）的生物系的研究結果，提供了一個有趣的思考面向（1）。
研究團隊由種在路邊的野豌豆（Vicia sativa）與白三葉草（Trifolium repens）的根部各採取了36個根瘤（root nodule），把每個根瘤中的菌分別培養後，鑑定它們的種類。
鑑定分為16S 核糖核酸（16S rRNA）、核心基因（core genes）與輔助基因（accessory genes）定序。一般來說，16S核糖核酸是必需的基因，只要有一點變化，就可能會讓生物死翹翹；所以它的變異性很低；核心基因也是必需的基因，但可以容許的變異度會比16S核糖核酸要大一點，所以變異也會多一點點。至於輔助基因，因為它們的存在無關乎生物的生存，容許的變異性最大。
結果研究團隊發現：由16S核糖核酸定序發現，它們都是豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）；但是當分析核心基因與輔助基因序列時發現，這72隻豌豆根瘤菌，彼此之間都不大一樣！
多不一樣呢？研究團隊分析後發現，這些豌豆根瘤菌們可以被分成由A到E的五群。
當然，這些豌豆根瘤菌們的輔助基因差異更大。前面已經說過輔助基因指得是生物生長發育的非必需基因，簡單來說，沒有也死不了，所以可以容許較大的變異；在根瘤菌裡面，最著名的輔助基因就是與根瘤形成（nod，nodulation of the host plant）以及固氮（nif與fix）相關的基因了。這些基因決定了根瘤菌能不能與豆科植物共生、能與哪些豆科植物共生。
從上面的圖可以看到，同樣屬於B群的豌豆根瘤菌裡面，有些可以與野豌豆共生（紅色），有些可以與白三葉草共生（藍色）；在C群與E群裡面也看到同樣的情形。
由於與根瘤形成以及固氮相關的基因位於質體上（pRL10質體，2），這個結果顯示了根瘤菌也會互相交換質體來獲取不同的能力。根瘤菌總共有六個質體，上面攜帶的大部分都是輔助基因。
一樣都是豌豆根瘤菌，跟植物展開共生生活後，卻開始產生了個體差異；這個狀況，就像學生住進宿舍一樣；雖然住進來相同的房間，但每個人搬進去以後，帶的東西都不大一樣。有的人帶電動牙刷、有的人帶一般的牙刷，有的人帶吹風機、有的人帶整髮器。
不過，筆者在想，由於研究報告中的豌豆根瘤菌是由野豌豆與白三葉草召喚來的，有沒有可能它們原本就有差異呢？就像一家好吃的餐廳，同一時間會有很多人去吃，而這些人之間也都存在著個體差異。或許應該由這72種豌豆根瘤菌中選出幾隻，在實驗室的環境下讓它們跟豆科植物共生一段時間，再來看看是否同樣會有變異發生。當然，同樣是豌豆根瘤菌，竟然有這麼多不同的類型（genospecies），其實也還是蠻有趣的。
參考文獻：
1.Nitin Kumar, Ganesh Lad, Elisa Giuntini, Maria E. Kaye, Piyachat Udomwong, N. Jannah Shamsani, J. Peter W. Young, Xavier Bailly. 2015. Bacterial genospecies that are not ecologically coherent: population genomics of Rhizobium leguminosarum. Open Biology. DOI: 10.1098/rsob.140133.
2.J Peter W Young et. al. 2006. The genome of Rhizobium leguminosarum has recognizable core and accessory components. Genome Biology. 7:R34 doi:10.1186/gb-2006-7-4-r34
當然，讀者會說，因為我們是進行有性生殖的多細胞生物，個體之間當然會有差異；而細菌以二分裂（fission）法繁殖，照理說，不管細菌二分裂幾次，所有的細菌應該都一模一樣吧！
但是，真的是這樣嗎？
最近，約克大學（University of York）的生物系的研究結果，提供了一個有趣的思考面向（1）。
研究團隊由種在路邊的野豌豆（Vicia sativa）與白三葉草（Trifolium repens）的根部各採取了36個根瘤（root nodule），把每個根瘤中的菌分別培養後，鑑定它們的種類。
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| 白三葉草。圖片來源：wiki |
鑑定分為16S 核糖核酸（16S rRNA）、核心基因（core genes）與輔助基因（accessory genes）定序。一般來說，16S核糖核酸是必需的基因，只要有一點變化，就可能會讓生物死翹翹；所以它的變異性很低；核心基因也是必需的基因，但可以容許的變異度會比16S核糖核酸要大一點，所以變異也會多一點點。至於輔助基因，因為它們的存在無關乎生物的生存，容許的變異性最大。
結果研究團隊發現：由16S核糖核酸定序發現，它們都是豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）；但是當分析核心基因與輔助基因序列時發現，這72隻豌豆根瘤菌，彼此之間都不大一樣！
多不一樣呢？研究團隊分析後發現，這些豌豆根瘤菌們可以被分成由A到E的五群。
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| 圖片來源：Open Biology |
從上面的圖可以看到，同樣屬於B群的豌豆根瘤菌裡面，有些可以與野豌豆共生（紅色），有些可以與白三葉草共生（藍色）；在C群與E群裡面也看到同樣的情形。
由於與根瘤形成以及固氮相關的基因位於質體上（pRL10質體，2），這個結果顯示了根瘤菌也會互相交換質體來獲取不同的能力。根瘤菌總共有六個質體，上面攜帶的大部分都是輔助基因。
一樣都是豌豆根瘤菌，跟植物展開共生生活後，卻開始產生了個體差異；這個狀況，就像學生住進宿舍一樣；雖然住進來相同的房間，但每個人搬進去以後，帶的東西都不大一樣。有的人帶電動牙刷、有的人帶一般的牙刷，有的人帶吹風機、有的人帶整髮器。
不過，筆者在想，由於研究報告中的豌豆根瘤菌是由野豌豆與白三葉草召喚來的，有沒有可能它們原本就有差異呢？就像一家好吃的餐廳，同一時間會有很多人去吃，而這些人之間也都存在著個體差異。或許應該由這72種豌豆根瘤菌中選出幾隻，在實驗室的環境下讓它們跟豆科植物共生一段時間，再來看看是否同樣會有變異發生。當然，同樣是豌豆根瘤菌，竟然有這麼多不同的類型（genospecies），其實也還是蠻有趣的。
參考文獻：
1.Nitin Kumar, Ganesh Lad, Elisa Giuntini, Maria E. Kaye, Piyachat Udomwong, N. Jannah Shamsani, J. Peter W. Young, Xavier Bailly. 2015. Bacterial genospecies that are not ecologically coherent: population genomics of Rhizobium leguminosarum. Open Biology. DOI: 10.1098/rsob.140133.
2.J Peter W Young et. al. 2006. The genome of Rhizobium leguminosarum has recognizable core and accessory components. Genome Biology. 7:R34 doi:10.1186/gb-2006-7-4-r34
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