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轉化過程的背後：細菌如何巧妙吸收DNA，提升生存能力？
在微生物學和細胞生物學的研究中，「能力」是指細胞能夠通過吸收環境中的外源DNA而改變其基因組的能力，這種過程被稱為「轉化」。細菌的自然能力與人工誘導能力的區別在於，自然能力是在自然環境及實驗室中自然基因設定下產生的，而人工能力則是通過實驗室處理使細胞瞬時透過DNA。這種能力使細胞能夠快速適應環境變化並修復DNA，顯著增強其生存能力。
自然能力的研究始於1928年，當時的科學家傅里德里克·格里菲斯發現，死亡的病原細菌可以改變無害細菌的基因型。
隨著1928年格里菲斯的發現，1944年奧斯瓦爾德·阿弗里等人進一步證實了這一「轉化因子」是純DNA，從而揭示了DNA是細胞遺傳信息的載體。
DNA攝取的機制
在實驗室中，科學家通常會提供外源DNA，這些DNA多為經過基因工程改造的片段或質粒。細胞通過特定的機制將這些DNA轉運到細胞內部。在DNA進入細胞後，可能會被降解為核苷酸，用於DNA複製或其他代謝功能。或者，它可能會通過DNA修復酵素重新組合到細胞基因組中，若重新組合改變了細胞的基因型，則該細胞被認為經過了轉化。
許多自然具備能力的細菌中，特定的外部絲狀結構會與雙鏈DNA結合，並透過多組件蛋白複合體傳遞這些DNA。
能力的調控
在實驗室培養過程中，自然能力通常受到嚴格的調控，並常常在營養不足或不良環境條件下觸發。然而，具體的誘導信號和調控機制在不同物種中變化較大。科學家已經發現一些轉錄因子可以調節能力的形成，例如sxy（亦稱tfoX）。在可以形成孢子的細菌中，誘導孢子的條件通常與誘導能力的條件重合。因此，含有孢子形成細胞的培養物經常也會有具備能力的細胞。
能力的進化功能及後果
現今對自然能力進化功能的主要提案一般分為三類：影響基因多樣性的選擇優勢；DNA攝取作為核苷酸的來源；以及透過同源重組修復受損DNA的選擇優勢。
有研究提出，細菌轉化可能在提升基因多樣性方面扮演著類似高等生物性行為的角色，但這一觀點也存在一些理論困難。
另一個假設是DNA作為食物的來源，因為攝取DNA的細胞會獲得這些DNA所組成的核苷酸，這些核苷酸對於DNA和RNA合成至關重要。
DNA損傷修復的假設
在細菌中，DNA損傷問題在壓力期間最為明顯，特別是在擁擠或飢餓條件下的氧化壓力情況下。因此，一些細菌會在這些壓力下誘導能力，這也支持了轉化幫助DNA修復的假設。實驗表明，經過DNA損傷處理後的細胞，若經歷轉化，生存率高於未經轉化的受損細胞。
水平基因轉移
儘管這種能力可能會給細菌帶來長期好處，但在某些情況下也可能透過不同的基因組合產生抗藥性或其他優勢。基因組的複合特性充分顯示了細菌能力所導致的水平基因轉移有助於增進基因多樣性，進而支持其進化過程。
面對快速變化的環境，細菌如何巧妙利用這一能力來穩存自己並適應外界？
