当Kostas Konstantinidis证明许多微生物——像植物和动物一样——被组织成物种时，他颠覆了长期以来的科学信念。科学家们普遍认为，细菌由于其独特的遗传交换机制和其全球种群的庞大规模，没有也不可能形成独特的物种。

Konstantinidis及其合作者的新研究进一步挑战了这一观点，他们认为细菌不仅形成物种，而且还通过某种程度上的“性”过程保持物种的凝聚力。

“我们的下一个问题是，同一物种中的单个微生物如何保持它们的凝聚力。换句话说，细菌是如何保持相似的？乔治亚理工学院土木与环境工程学院的理查德·c·塔克教授康斯坦蒂尼迪斯说。

细菌和其他微生物被认为主要通过二元裂变进化，这意味着无性繁殖，同时也参与罕见的基因交换。Konstantinidis和一个国际研究小组使用一种新的生物信息学方法来检测基因转移，以及一个新的全基因组数据宝库，验证了他们关于物种如何出现和维持的假设。他们发现细菌进化和形成物种比之前认为的更“有性”。

他们的研究发表在《自然通讯》杂志上。

为了研究微生物物种如何保持其独特的特性，研究小组分析了来自两个自然种群的微生物的完整基因组。他们从西班牙的太阳盐沼中收集并测序了100多种盐杆菌（一种嗜盐微生物）。然后，他们分析了一组先前发表的从英国家畜农场分离出来的大肠杆菌基因组。他们比较了密切相关微生物的基因组，以了解基因是如何交换的。

他们发现，一种被称为“同源重组”的过程在保持微生物物种在一起方面起着重要作用。同源重组是指微生物相互交换DNA，并通过替换自身相似的DNA将新DNA整合到基因组中。他们观察到，重组在整个微生物基因组中频繁而随机地发生，而不仅仅是在几个特定的区域。

Konstantinidis说：“这可能与动物、植物、真菌和非细菌生物的有性生殖有根本的不同，在减数分裂过程中DNA是交换的，但就物种凝聚力而言，结果可能是相似的。”“这种不断交换的遗传物质起到了凝聚力的作用，使同一物种的成员保持相似。”

研究人员还观察到，同一物种的成员之间比不同物种的成员之间更容易交换DNA，这进一步促进了不同物种的界限。

Konstantinidis说：“这项工作解决了微生物学的一个主要的、长期存在的问题，这个问题与许多研究领域有关。”“也就是说，如何定义物种以及物种凝聚力的潜在机制。”

这项研究对从环境科学和进化到医学和公共卫生等多个领域都有影响，并为临床或环境重要生物体的识别、建模和调节提供了有价值的见解。在研究过程中开发的方法还为未来的流行病学和微多样性研究提供了分子工具包。