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转化过程的背后：细菌如何巧妙吸收DNA，提升生存能力？
在微生物学和细胞生物学的研究中，「能力」是指细胞能够通过吸收环境中的外源DNA而改变其基因组的能力，这种过程被称为「转化」。细菌的自然能力与人工诱导能力的区别在于，自然能力是在自然环境及实验室中自然基因设定下产生的，而人工能力则是通过实验室处理使细胞瞬时透过DNA。这种能力使细胞能够快速适应环境变化并修复DNA，显著增强其生存能力。
自然能力的研究始于1928年，当时的科学家傅里德里克·格里菲斯发现，死亡的病原细菌可以改变无害细菌的基因型。
随着1928年格里菲斯的发现，1944年奥斯瓦尔德·阿弗里等人进一步证实了这一「转化因子」是纯DNA，从而揭示了DNA是细胞遗传信息的载体。
DNA摄取的机制
在实验室中，科学家通常会提供外源DNA，这些DNA多为经过基因工程改造的片段或质粒。细胞通过特定的机制将这些DNA转运到细胞内部。在DNA进入细胞后，可能会被降解为核苷酸，用于DNA复制或其他代谢功能。或者，它可能会通过DNA修复酵素重新组合到细胞基因组中，若重新组合改变了细胞的基因型，则该细胞被认为经过了转化。
许多自然具备能力的细菌中，特定的外部丝状结构会与双链DNA结合，并透过多组件蛋白复合体传递这些DNA。
能力的调控
在实验室培养过程中，自然能力通常受到严格的调控，并常常在营养不足或不良环境条件下触发。然而，具体的诱导信号和调控机制在不同物种中变化较大。科学家已经发现一些转录因子可以调节能力的形成，例如sxy（亦称tfoX）。在可以形成孢子的细菌中，诱导孢子的条件通常与诱导能力的条件重合。因此，含有孢子形成细胞的培养物经常也会有具备能力的细胞。
能力的进化功能及后果
现今对自然能力进化功能的主要提案一般分为三类：影响基因多样性的选择优势；DNA摄取作为核苷酸的来源；以及透过同源重组修复受损DNA的选择优势。
有研究提出，细菌转化可能在提升基因多样性方面扮演着类似高等生物性行为的角色，但这一观点也存在一些理论困难。
另一个假设是DNA作为食物的来源，因为摄取DNA的细胞会获得这些DNA所组成的核苷酸，这些核苷酸对于DNA和RNA合成至关重要。
DNA损伤修复的假设
在细菌中，DNA损伤问题在压力期间最为明显，特别是在拥挤或饥饿条件下的氧化压力情况下。因此，一些细菌会在这些压力下诱导能力，这也支持了转化帮助DNA修复的假设。实验表明，经过DNA损伤处理后的细胞，若经历转化，生存率高于未经转化的受损细胞。
水平基因转移
尽管这种能力可能会给细菌带来长期好处，但在某些情况下也可能透过不同的基因组合产生抗药性或其他优势。基因组的复合特性充分显示了细菌能力所导致的水平基因转移有助于增进基因多样性，进而支持其进化过程。
面对快速变化的环境，细菌如何巧妙利用这一能力来稳存自己并适应外界？
