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Single gene allows glowing bacteria to switch from fish to squid, bobtail squid

he Japanese pinecone fish searches for food with living headlights. This ­­hand-sized fish harbours colonies of light-producing bacteria in two organs on its lower jaw. The beams from these organs shine forward, and when night falls and the fish goes searching for food, its jaw-lamps light the way.

Elsewhere in the Pacific Ocean, the Hawaiian bobtail squid also uses luminous bacteria, but theirs act as a cloaking device. They produce a dim glow that matches the strength of moonlight from above, hiding the squid’s silhouette from hungry fish below. It’s a mutual relationship; the squid gets protection and it pays its residents with sugars and amino acids.

The glowing bacteria of these two animals may have different uses, but they are actually the same species – Vibrio fischeri, a free-swimming bacterium found in almost all of the world’s oceans. V.fischeri isn’t inherited; instead, it colonises the light organs of both fish and squid when they are young. Its challenge is to recognise the right partners among the myriad of species in the ocean, and not end up in the wrong body.

But its potential hosts, the bobtail squid and the pinecone fish, are incredibly different animals, separated by over 550 million years of evolution. How does one bacterium manage to form tight alliances with such disparate hosts?.

Incredibly enough, it does so with a single gene. Mark Mandel from the University of Wisconsin found that the strains of V.fischeri in the squid contain a gene called RscS that is missing or very different in those found in fish. RscS was the genetic innovation that allowed a fishy bacterium to set up shop in the body of a squid.

Bobtail-squid.jpg

Mandel made the discovery by looking for differences between the genomes of two V.fischeri strains – MJ11 from the pinecone fish , and ES114 from the squid. MJ11 can’t colonise squids, so Mandel reasoned that the gene (or genes) responsible for ES114’s partnership would be unique to this strain and missing in MJ11’s genome. RscC fitted the bill perfectly, and earlier studies had already shown that this gene plays a role in initial phases of the partnership.

In the ES114 strain, RscS switches on another gene called SypG, which in turn produces long polymers of sugar molecules called exopolysaccharides. These large molecules provide the support that V.fischeri needs to produce large communities called biofilms and gain a foothold in their new host. These sugar polymers are the concrete that builds bacterial cities

The fishy MJ11 strain can also produce the same material but it obviously lacks the RscS gene that kick starts the whole process. But when Mandel donated copies of RscS to MJ11, he found that this strain not only produced biofilms, but successfully set up shop in young squid. They even formed colonies as readily as the squid’s natural partner ES114.

By analysing even more V.fischeri strains from fish and squid throughout the Pacific, Mandel found two versions of RscS. One of them, RscSA, is found in all bacteria isolated from squid, but only one strain taken from fish. The other, RscSB, is only 85% identical to RscSA and much larger in size – it is only found in fish-based bacteria, and then only in about half of them.

It’s the RscSA gene in particular that turns V.fischeri into a squid tenant, and it’s telling that the only fish strain that could colonise squid was the only one with this smaller version. But it lost that ability when Mandel interfered with the gene, proving that RscSA is both necessary and sufficient for squid settlement.

Pineconefish.jpg By constructing a family tree of V.fischeri strains, Mandel managed to reconstruct the evolution of this bacterium, as it jumped from host to host. He showed that strains carrying either version of RscS form a tight-knit and exclusive family. RcsS almost certainly turned up in the V.fischeri genome just once, and was passed down from bacterium to bacterium. In the genomes of modern bacteria, the gene is still always found in the same place.

RscS’s origins are unclear. It’s unlikely to be an altered copy of another V.fischeri gene or a mash-up of several genes, for it bears no resemblance to any other stretch of DNA in the bacterium’s genome. Mandel thinks it was probably a loan from another species – just one of the many genes that bacteria transfer so willingly and so regularly from one to another.

Wherever it came from, the advent of RscC turned the bobtail squid into a potential host for V.fischeri. The RscSA version was the first to develop and strains carrying this could colonise both hosts. At some point, Mandel thinks that RscSA evolved into the larger RscSB within the bodies of fish. The gene adapted in some way to this specific host and in doing so, lost its compatibility for squid.

This story seems complicated but at its heart is a truly remarkable event. The addition of a single gene, RscS, changed the host range of a bacterium, not because the gene interacts with the host in any way, but because it unlocked abilities that V.fischeri already had.

RscS is a “regulatory gene”, an executive that controls the actions of many minions – in this case, it took over command of existing biofilm-producing genes. The bacterium was already fully equipped with these genes and was almost certainly regulating them in a different way. All RscS did was to deploy them differently. How exactly this reprogramming allowed the bacteria to partner with squids is unclear, but that’s a detail for a future study.

Mandel’s study is one of the first to lay out the genetic forces that solidify a partnership between a bacterium and an animal. These alliances are common (think humans and our gut bacteria) but we know precious little about what makes them tick. Nor are we clear on the genetic factors that make disease-causing bacteria picky about their hosts. Why, for example, does the “Typhi” strain of Salmonella enterica affect only humans, while the Typhimurium strain (whose genes are 97% identical) infects mice and many other animals?

We probably shouldn’t be surprised at that. If the story of the squid, the fish and V.fischeri tells us anything, it’s that tiny genetic changes can open massive new doors for bacteria.

Reference: Mark J. Mandel, Michael S. Wollenberg, Eric V. Stabb, Karen L. Visick, Edward G. Ruby (2009). A single regulatory gene is sufficient to alter bacterial host range Nature DOI:

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In this set of material, the reading passage contends that ~

On the other hand, the lecturer has made few points that~

 

First, the lecturer argues that ~

This contradicts reading passages, which states that ~

 

Second, the speaker also mentions that ~~

These points that lecturer has made rebuff reading passage’s assertion that ~

 

Finally, the lecturer contends that ~

Inversely, the reading passages casts a doubt that ~~

TOEFL 공부 후기

드디어 저도 비법 노트 게시판에 글을 쓰는군요,
토플 공부하면서 공부방향을 잡는데 이 게시판의 도움을 정말 많이 받았어요.
그래서 저도 쫑내면 꼭 제가 공부했던 방법 남기려고 생각했죠~

저는 8월, 9월 공부했고 10월 후기 타기 좋은 날짜에 시험 봤어요.
LC 27, SW 29, RC 30, TWE 5.0 해서 Max 287, 최종 점수 283 받았습니다.

저는 8월엔 모 학원 종합반을 다녔고, 9월은 한달동안 스터디 했고, 10월은 lc단과 다녔어요.
전에 토익 한번 봤을 때 800점이 안되는 점수였습니다.
일단 8월은 종합반 다니면서 혼자 공부했습니다.
스터디는 안했구요, 제가 내공이 안 쌓였다는 생각이 들어서, 학원 진도 맞춰가며 수업듣고 학원에서 내주는 숙제했습니다~
3주째에는 RC파워프렙 스터디 일주일 했어요.
그때는 파워프렙이 먼지도 잘 몰랐는데^^:;;
6일동안 하루에 지문 8개씩, 마지막날만 10개 해서 다 끝냈어요.
많이들 하시듯이 정독 스터디이고, 보충 자료도 모아서 꼼꼼하게 읽었구요, 답체크했습니당.
저는 알씨할 때 빨리 읽는 연습은 안하고, 대신 문제 풀때 단서찾기 했어요.
답의 단서가 되는 부분을 1번부터 5번 다 꼼꼼히, 이건 왜 답인지 왜 답이 아닌지 지문에서 찾아서 확인하는거에요. it’s really helpful!!!! 정말입니다! 그렇게 파워프렙 스터디 하고 나니까 알씨 점수가 확 오르더라구요!(대신 이 스터디 하는 일주일간은 정말 힘들었어요. 학원 다니면서 하루에 지문 8개씩 풀고 자기가 정독할 부분 공부하고,, 장난 아닙니다~ 잠 못잘 각오하고 시작하세요!)  저는 스터디덕을 톡톡히 봐서 다음달엔 그냥 꾸준히 하루에 3개정도씩 풀었는데, 속도는 알아서 빨라졌구여, 동의어 빼곤 별로 안 틀렸어요.
10월엔 후기 보느라 RC 하루에 하나정도 밖에 못풀었지만 감은 계속 유지했어요.
덕분에 시험때는 후기 다 타고, 지문 4개 다 정독하고, 문제는 2번씩 풀었고, 후기 답 틀린 것도 다 정정해놨어요~ 그래도 시간이 남더라구요.

RC 은근히 문제죠~ 해석은 되는데 답은 틀리고, 또 공부하려면 엄청 귀찮잖아요..
저도 토플 공부하면서 제일 하기 싫은게 RC였거든요. 혼자서는 정독도 잘 안되구,
그리고 다른거랑 달리 학원 선생님들도 별로 도움 안되잖아요.
전 RC공부는 정말로, 스터디 강추입니다!! 꼭 스터디 하세요.
솔직히 RC스터디 정독, 시간도 많이 걸리고, 하면서도 내가 이걸 왜 하고 있나… 하는 생각 저도 많이 들었는데요… 그래도 해보세요^-^ 몇달만 참고!!!
글고, 시험 전에 셋 바뀌고 나서 꾸준히 업데이트 되는 보카 꼭 달달 외우시길 바래요!
제가 푼 문제집은 파워프렙, 리딩 모음집 50번까지, 250+에여~ 셋다 좋아요!

LC는 전 거의 딕테이션과 후기에 의존했어요.
제가 본 책은 이xx , 변xx, 하x리히, 키트, 파트 A모음집, 중국기출 5회정도, 링x아 리뷰 등인거 같애요.
숏은 방법이 없어요, 속도 젤 빠르게 해놓고 딕테이션 하는게 젤 좋아요.
그리고, 듣기가 후기 안타고 20점가까이 나오시는 분들은 매일 새로운 문제 푸시는게 좋아요.
해커스 리스닝 뒤에 있는 이디엄 꼭 다 외우시구요.전 8, 9월엔 꼭 하루에 3시간 씩은 듣기에 투자했구요, 후기 보느라 바쁜 10월에도 꼭 중국기출로 새로운 문제 15개씩 풀고 몽땅 딕테이션 했어요…
제가 본 책들은 다 좋았어요, 앞에 두 권은 후기 책이니까 토플 완성에 가까우신 분들은 꼭 보셨으면 좋겠구요. 듣기가 정말 어렵더라구요.
듣기 때문에 절망하시는 여러분, 힘내세요!! 듣기가 안느는거 같애도 은근히 늘고 있어요.. 단기간에 듣기 점수가 안 올라도 실망하지 말고 계속 하세요~ 꼭 보상 받으실 거에염..
렉쳐는 방법이 없어서 전 몽땅 후기에 의존^^;;;
전 숏은 다 맞은것 같구요, 렉쳐는 후기 다 탔는데 변형문제 많이 나와서 쫌 힘들었어요..

SW는, 음….
해커스 그래머 책이 젤 좋아요^-^ 몇번이고 보세요.
오답노트, 귀찮아도 꼭꼭 만드시구요.
그리고 SW는 몰아서 공부하는 방법 원추에요.
날잡아서 3일정도를 SW만 하는거에요.. 이런 방법이 효과가 좋아요.
전, 해커스랑, 링x아 꽃분홍색책, 이x훈, x법x턴 일부, 중국기출.. 등등 보고 오답노트 다 정리했구요..
막판에는 풀면서 많이 틀리는 부분 분석하면서 풀었어요. 전 도치랑 실수해서 틀린게 제일 많더라구요^-^
SW는 무엇보다도 토플 유형에 맞춰 공부하는게 젤 좋은거 같아요. 토플 문제집 중에서도 토플에 안나오는 문제 많은 문제집 많더라구요.
중국기출과 해커스 그래머, 문법패턴 추천 입니다.^-^

TWE이건 할말이 별로 없어요.
전 그냥 애x 최선생님 모델에세이 외웠어요
그것도, 공부 계속 미루다가 시험 일주일전부터 하루에 4~5개씩 그냥 막 외웠어요.
아, 막 외우기 전에 에세이 틀 정리는 했어요^-^
제가 쓸 틀을 정해놨어요. 근데 은근히 닥치는데로 외운게 효과를 본거 같네염.
5.0이나 받을 줄 몰랐거덩요. 처음 보는 주제가 나와서 당황한데다 페이퍼 롸이팅하고, 검토도 못했거덩요. 시간 없어서요.. 바디4개로 다 쓰긴 했어요~

토플을 쫑내면서, 후기 정리해 주신분들 가장 감사하구여~
같이 공부했던 스터디 팀원들에게도 감사해요. 같이 스터디 했던 분들, 이번달에 3차 스터디 모집하셔서 또 시작하셨더라구요. 서로에게 정말 힘이 됐구요, 넘 재밌게 공부했어요

전 8월에 토플 첨 시작했을때 점수가 넘 급했어요. 대부분분들처럼 교환학생이나 유학이 목적이 아니었지만 급하게 10월까지 점수를 내야된다고 생각했어요.
그래서 정말 후회하지 않을 만큼 공부했어요. 스터디 과제만 따라가는 것도 벅찼지만, 제가 모자란 부분 보충하려고 더 많이 공부했고, 남들보다 더 늦게 자고 더 일찍 일어나려고 애썼어요. 추석이나 주말을 이용해서 제가 부족한 부분을 타이틀을 만들어서 몰아서 공부했구요, 몰아서 공부하는 게 꽤 효과가 좋아요.(예를 들면 토요일은 지금까지 외웠던 보카를 다시한번 다 외운다든지~ 이런거여)
그리고 골고루 공부하세요~ 알씨하기 싫으니깐 알씨는 후기만 보고 딴거 한다, 이러시는분들 다음시험에서 알씨는 올라도 딴건 떨어져요~
골고루 공부하는거 중요한거 같아요. 특히 독해 안되시는 분들은, 엘씨 다 들려도 막상 문제 맞추기 힘들어요.

힘드시겠지만, 열심히 하시면 꼭 좋은 결과 있으실 거에요.
지금, 내가 정말 죽지 않을만큼 공부하고 있는지 돌아보세요.
그리고, 후기 탈수있을지, 후기를 봐야할지,,,, 이런걱정 하지마세요.
토플을 영어 공부하기 위해서 준비하시는 분들 아니라면 시험날짜 중순에 잡고 후기 보세요
공부 정말 열심히 하고, 최선을 다하면 안될일도 된답니다.
저도 변형셋이니 머니, 걱정 많이 했는데, 지나고 보니 다 쓸데없는 걱정이었던 것 같애요~

그리고 착한 마음으로 공부하세여!ㅎ
다른사람들한테 도움 받은 만큼 도와주시면서 하시구, 시험보구 후기도 성의껏 올려주세요
진정한 토플러 여러분, 화이팅^-^ !!!