质粒流动性的演变：接合性和非接合性质粒的起源与命运

接合驱动原核生物之间适应性特征的水平转移。四分之一的质粒编码独立接合所需的功能，其他质粒最终可以通过接合被动员。为了理解质粒流动性的演变，我们研究了质粒的大小、基因组以及与接合相关的基因。发现质粒的基因组在放松酶的进化速率方面变化迅速，例如，95%相同的放松酶的质粒对的同源基因少于50%。在249个近期的流动性类型转变中，我们观察到失去接合能力的质粒明显过剩。这些转变与基因组的更大变化相关，可能是通过可转座元件介导的，包括接合位点的伪基因化、减少不相容性问题的复制酶交换和其他基因的大规模丢失。在质粒分类学的微进化尺度上，流动性类型的转变有时会导致新分类单元的产生。有趣的是，大多数从接合性质粒转变为可动员质粒的情况似乎在长期内会消失。这表明了一种源-汇动态，其中接合性质粒产生了适应性较差且经常丢失的非接合性质粒。然而，在某些情况下，这些放松酶似乎已进化为在转导中高效进行质粒动员，可能通过劫持多种接合系统。这导致了可动员质粒的专门化放松酶。总之，质粒流动性的演变是常见的，塑造了细菌中基因流动的模式、基因组的动态以及质粒的生态。