Dinámica y Evolución de Variantes Genéticas en S. Cerevisiae: Diversificación Experimental en una Comunidad Bacteriana

Abstract

La evolución experimental es una herramienta que permite poner a prueba hipótesis y teorías evolutivas, así como también evaluar la adaptación a diversos factores selectivos tanto abióticos como bióticos. En el caso de los factores bióticos, el uso de poblaciones de microorganismos nos permite estudiar el efecto de la competencia sobre la evolución del genoma de una determinada especie. En esta tesis se contrastaron variantes (SNPs) encontradas en un 3% del genoma de S. cerevisiae bajo condiciones de interacción bacteriana (factor selectivo) y en condiciones sin interacción bacteriana, en una diversificación experimental durante ~600 generaciones. Particularmente planteamos que la evolución en presencia de bacterias tiene un efecto sobre las poblaciones de levaduras, el cual es observable a nivel genómico. Se propone que este efecto es debido a que los cambios en el medio ambiente resultan en selección natural detectable por variantes alélicas específicas asociadas a la adaptación a estas condiciones. Para esto, realizamos una diversificación experimental de linajes con una población ancestral de S. cerevisiae (cepa Y55) en condiciones co-evolutivas con diferentes bacterias (factor selectivo) y se comparó con una diversificación experimental sin bacterias. Posteriormente analizamos mediante RAD-sequencing la diversidad genética adyacente a ~2200 sitios de restricción repartidos a lo largo del genoma (aprox 3% del genoma) en poblaciones terminales y ancestrales de ambas diversificaciones experimentales. Reportamos que existió una diferencia significativa en la diversidad genética entre tratamientos, también se obtuvo que la dinámica de las variantes encontradas se mantuvo en el tiempo para la mayoría de los SNPs encontrados en ambos tratamientos, así como también la diversidad genética. Por ende, estos resultados nos indican que la selección podría estar modelando la dinámica de las variantes en las poblaciones, manteniendo su frecuencia en el tiempo, así como también la diversidad genética durante un proceso de diversificación experimental en condiciones comunitarias.

Experimental evolution is a tool that allows testing hypotheses about adaptation to both abiotic and biotic selective factors. For instance, populations of different microorganisms can be combined and evolved under controlled conditions for many generations. In this thesis I employed a experimental design to study if competition between species had an effect on genetic diversity within and divergence between populations of S. cereviseae. For this I scaned roughly 3% of the genome of S. cerevisiae under conditions of bacterial interaction (selective factor), and in conditions without bacterial interaction, in an experimental diversification of ~ 600 generations, using a restriction site-associated DNA sequencing approach (RAD-seq). My results indicate that evolution in the presence of bacteria has an effect on yeast populations, which is observable at the genomic level. In particular, I found that genetic diversity was signifncantly lower in poulations that evolved in the presence of bacteria compared to the populations that grew without bacteria. In addition I found that only a handfull of SNPs differed in allele frecuencies between treatments and those differences appeared very early in the diversification process. Finally, I report allele frecuencies of most SNPS were maintained over time in both treatments. Taken together, these results suggest that the selection could be affecting the dynamics of variants in the populations, maintaining their frequency over time, and reducing the overall genetic diversity during a process of experimental diversification in community conditions