染色体、质粒，还是二者兼有：权衡条件下质粒适应性成本补偿的短期动态与长期结局

接合质粒驱动了抗微生物药物耐药基因及其他具有条件性益处的附属基因的传播，但与此同时，它们通常会给宿主带来适应度成本，从而限制其扩散。这些成本可通过染色体上的补偿性突变、质粒上的补偿性突变，或二者共同作用（联合补偿）而得到缓解。携带质粒编码补偿或染色体补偿的突变体在传播与竞争方式上存在差异，因此，补偿发生的位置是决定质粒与抗微生物药物耐药性（AMR）动态的重要因素。 我们汇总了关于质粒—宿主共进化的实验数据，尽管这些数据仍较为有限，但其表明补偿带来的收益因位置而异，且联合补偿的收益最高。我们构建并分析了一个补偿性进化的数学模型，发现从长期来看，补偿最终出现于何处主要由其能够实现的最大成本降低所决定。然而在短期内，由于不同位置之间存在差异，会出现演替动力学：例如，质粒编码的补偿可通过水平传播扩散，因而在初期占据优势，甚至还能促进染色体补偿或联合补偿的建立。补偿与耐药性或接合能力之间若存在强烈权衡，则补偿将难以维持；但只有与接合相关的权衡具有位置依赖性，这会使质粒编码补偿处于不利地位，并产生振荡动力学。我们的研究结果表明，质粒编码补偿在初期可能加速AMR质粒的传播，而从长期来看，染色体补偿或联合补偿则可能使宿主积累多个AMR质粒，从而促进多重耐药性的形成。

染色体、质粒，还是二者兼有：权衡约束下质粒成持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 提供。

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发表于 2026 年 7 月 10 日。

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染色体、质粒，还是二者兼有：权衡约束下质粒成本补偿的短期动态与长期结局 Christopher Witzany， Sebastian Bonhoeffer bioRxiv 2026.07.06.736782； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.06.736782

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染色体、质粒，还是二者兼有：权衡约束下质粒成本补偿的短期动态与长期结局 Christopher Witzany， Sebastian Bonhoeffer bioRxiv 2026.07.06.736782； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.06.736782

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.06.736782v1?rss=1

🏷️ 接合质粒 抗微生物药物耐药 补偿性进化 宿主-质粒共进化 数学模型