在康普茶或雪利酒等发酵体系中，微生物常会在气液交界处组装成垫状层。在实验室培养条件下，荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）SBW25也呈现类似现象：其最初的非垫状形成祖先型可在基因突变后，进化出能够在气液界面构建垫状结构的类型，而且这一变化往往在数天内以较为规律的方式出现。

长期以来，这种“可重复发生”的进化过程背后的生态与物理机制并不清晰。马克斯·普朗克进化生物学研究所微生物群体生物学系的研究团队近日在相关研究中对其基础机制作出阐释，论文发表于《英国皇家学会学报B：生物科学》（Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences）。

研究人员结合显微镜观察与数学建模发现，祖先型菌株在该过程中扮演了关键且带有反直觉色彩的角色：祖先型会先在气液界面短暂定殖，从而在局部形成一种“环境支架”，为后续垫状形成突变体的建立与扩增创造条件。研究显示，在缺少祖先型参与的单一培养条件下，垫状形成突变体通常难以获得成功。

上述结果使研究重点从“单一突变体的适应优势”转向群体自身所塑造的环境背景。研究指出，早期定殖者对环境条件的短暂改变，会影响后续类型能否在界面获得立足点，体现了进化过程与生态过程之间的紧密关联。

研究还对进化“成功”的表现形式提出了不同于经典选择性扫荡的描述。研究团队认为，在该体系中，群体动态更接近“扩散驱动”：随着祖先型逐步从界面扩散开来，多种适应型能够在同一进化群体中共存，从而在原本可能预期出现单一优势类型的情形下，仍维持较高的遗传多样性。

研究团队进一步指出，这些动态的基础与一种行为状态的切换有关，即“扩散”与“留守”两种状态之间的表型转换。该转换由第二信使分子环二鸟苷酸（c-di-GMP）介导，并推动了气液界面相关的进化序列进程。