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当前合成生物学的一个前沿方向是构建工程化的细菌种群和群落。而微生物的合作行为对于种群的进化至关重要。通过群体合作，微生物可以实现：扩散、觅食、合成生物膜、繁殖、化学战争。这些社会行为使我们对微生物有了更深刻的认识。合作行为至少给其他部分个体提供了利益。合作行为的产生主要有两种情况：
1.直接获利：双方能够直接从合作行为中获得利益。例如形成有生物膜的细菌的青紫色杆菌素会迅速增加相对于单个游离细胞，而这样能够让细菌达到相对高的密度，即使营养物质在一个很低的水平，使得菌群能方便的接收信号分子[2]；
2.间接获利：合作的一方因为与对方有着相同的祖先和亲缘性的基因，因此帮助一方繁殖有益于种群基因的传代，称这种合作方式为亲缘性选择。例如肺炎双球菌面对宿主免疫时选择部分死亡，从而使得种群延续[3];
微生物的从合作中直接获利可以从宏观生物学中得到很好解释，而间接获利把微生物的进化引入分子基因水平上，使我们对生物的进化研究进入新的阶段。
1.4本课题的主要内容和研究意义
本课题将构建一个功能性质粒，含有这个质粒的宿主细菌将在生长过程同合作，生产一种高丝氨酸信号分子，这种分子累积到一定浓度后将启动某一个基因表达，使细菌能够利用特定的营养物质，为种群开辟了新的生存空间。为此，本课题将构建如下质粒，如图1-3所示：
图1-3 pPop-Amp 质粒
Fig 1-3 Plasmid of strain pPop-Amp
本课题构建的工程菌模型，会在种群密度达到阈值时启动相关基因表达，从而产生双抗性。本从长远目标是以这种宿主菌为材料，研究细菌如何在整体水平上抑制突变菌株的产生，探寻合作行为得以保持的遗传学机制。
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