打破常规研究挑战酵母菌群落的生态规范

Rokas 实验室的 NSF 博士后研究员凯尔·大卫 (Kyle David) 和合著者在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇新论文，“糖菌亚门酵母菌挑战了长期存在的宏观生态模式” 。这篇论文研究了 186 种酵母的生态学，提供的证据表明并非所有生命形式都遵循规则。

在这种情况下，打破的规则是物种分布假设，具体来说，赤道附近的物种多样性应该增加，气候温暖的情况下物种应该更加多样化，远离赤道的物种范围应该更大。

研究小组发现，山地森林栖息地中的酵母种类最为丰富。

据大卫说，“他们真的很喜欢这些山地森林。我认为这些沿着山坡的海拔斜坡创造了所有这些微栖息地，可以容纳更多的物种。”

大卫的合作导师、南加州大学的马特·彭内尔 (Matt Pennell) 评论道：“长期以来，生物学家一直对生物体丰度分布的普遍性着迷，并且已经发展出大量理论来解释这些普遍性。但是工作往往会忽视许多生物体——通常是像真菌这样奇怪而奇妙的生物。

“通过汇总来自不同来源的各种记录并使用巧妙的机器学习方法，我们表明这一重要的酵母菌打破了所有规则。我们需要扩展现有理论，以更好地理解为什么会出现这种情况。”

在一项通过实验验证哪些食物(即碳水化合物)被哪些酵母吃(即代谢)的研究的基础上，研究小组还发现，与代谢较多的物种相比，代谢较少碳水化合物的物种的范围受到限制。大卫很高兴看到在这个实验中出现限制范围的专家模式。

大卫的方法采用已确认的物种观察(上)，并使用环境数据来猜测特定物种可能在全球范围内发现的位置(下)。这些地图描绘了啤酒酿造酵母 S. eubayanus 的观察和预测分布，该酵母是 David 研究中的 186 个物种之一。图片来源：范德比尔特大学

“我们发现专家与通才的关系非常酷，”他补充道。“这并不意外，就像其他一些结果一样，但很高兴看到这种生化过程与宏观生态模式相关。”

这篇论文填补了我们对酵母生态学理解的一个重要空白。具体来说，我们对酵母与人类相互作用的医学和商业过程了解很多，但对自然界酵母的生态却知之甚少。大卫评论说，我们经常将酵母视为存在于真空中，但它们确实存在于世界上，并且具有非常有趣的生态。

大卫还表示，这篇论文的目的是发现多样性是进化的函数，而不是通过人们的运动，例如在酿酒厂或啤酒厂中。David使用他的机器学习模型准确地复制了最近在爱尔兰都柏林发现的酵母 Saccharomyces eubayanus 的预测。

“众所周知，这个物种存在于欧洲，因为它被用于在那里酿造。它确实只从西藏和巴塔哥尼亚分离出来，但两年前它在爱尔兰和我的模型中被发现，其中没有任何这些来自都柏林的分离株仍然认为这是一个可以找到它的地方。拥有这些外部验证器真是太好了。”

大卫和彭内尔将在范德比尔特大学和南加州大学实验室跟进这项工作。彭内尔说：“我们正在调查基因复制是否促进了酵母能够生存的食物来源类型的进化创新，这最终将决定它们能够生活的地方。

“我认为我的团队的专业知识确实与安东尼斯团队的专业知识相辅相成，共同致力于这个雄心勃勃的大型项目真的很令人兴奋 - 我预计我们将继续合作，向前迈进。”

该项目是与 Y1000 项目合作进行的。这个正在进行的项目旨在对酵母亚门内所有已知酵母物种的基因组进行测序和分析。这项艰巨的任务将产生第一个针对任何此类分类等级的遗传和功能多样性的综合目录。

通过研究 1000 多个酵母物种的基因组，研究人员希望深入了解其多样化代谢和生态功能的进化。