Los efectos de la aptitud dependientes de la frecuencia son omnipresentes

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• Ecología microbiana
• Genética de las poblaciones

Sus antecedentes:

• La suposición de efectos de aptitud constantes para las mutaciones es fundamental en la biología evolutiva.
• Esta suposición impacta las predicciones de las trayectorias evolutivas, la epistasis y el mantenimiento de la diversidad genética.
• Las primeras generaciones del Experimento de Evolución a Largo Plazo de Escherichia coli (LTEE) proporcionan un sistema modelo para probar esta suposición.

Objetivo del estudio:

• Investigar sistemáticamente los efectos en la aptitud dependientes de la frecuencia de las mutaciones beneficiosas en Escherichia coli.
• Determinar la prevalencia y la naturaleza de la dependencia de la frecuencia en las poblaciones microbianas simples.
• Explorar los mecanismos ecológicos subyacentes a la selección dependiente de la frecuencia observada.

Principales métodos:

• Se utilizaron ensayos de competencia basados en citometría de flujo para medir los efectos de la aptitud.
• Analizó las mutaciones beneficiosas de las primeras generaciones de LTEE.
• Dinámica cuantificada dentro del ciclo de crecimiento para comprender la competencia de recursos.

Principales resultados:

• Se observaron efectos de aptitud dependientes de la frecuencia en aproximadamente el 80% de las parejas de cepas probadas.
• La dependencia negativa de la frecuencia, donde las ventajas de la aptitud disminuyen con el aumento de la frecuencia mutante, fue prevalente.
• Las mediciones de aptitud para la invasión podrían predecir la fuerza de la dependencia de la frecuencia, explicando aproximadamente la mitad de la variación.
• Se observaron violaciones de la transitividad de la aptitud, lo que complicaba las predicciones basadas en una sola cepa de referencia.
• La competencia por los recursos se identificó como un factor clave de la dependencia de la frecuencia, con genotipos de crecimiento más rápido que agotan los recursos.

Conclusiones:

• La selección dependiente de la frecuencia es la norma, no la excepción, en las poblaciones microbianas simples.
• Las interacciones ecológicas, en particular la competencia por los recursos, moldean significativamente la dinámica evolutiva.
• Los hallazgos requieren una reevaluación de los modelos que asumen efectos de aptitud constantes en los estudios evolutivos.