Informatie

Is een wildtype stam meer "fit" dan zijn mutante stammen?


Context van de vraag

In de context van een presentatie over wiskundige modellen voor onderzoek naar antibioticaresistentie bacteriën, zei iemand dat wildtype stam (WT) naar verwachting beter geschikt dan mutante stammen.

Neem aan dat er één WT is geïntroduceerd in een omgeving E (geen medicijnen aanwezig), en beschouw de WT muteert, wat een bepaald aantal geschikte mutante stammen.

Vraag

Is WT naar verwachting de ENIGE soort die op de lange termijn blijft bestaan?

Hoe vaak komt dit scenario voor?

Hoe zit het met coëxistentie?

Voorbeelden en referenties voor beginners zal zeer gewaardeerd worden.

Mijn context: Houd er rekening mee dat dit een zeer naïeve vraag kan zijn, en dat ik misschien zelfs de verkeerde terminologie gebruik, gezien mijn achtergrond in wiskundige modellering en een zeer, zeer basale kennis over evolutie.

Als ik aan dynamische systemen dacht, had ik geraden dat coëxistentie mogelijk zou zijn, dus ik begreep niet hoe sterk zo'n veronderstelling was.


Ik neem aan dat de mutatie niet onder een soort balancerende selectie valt, zoals negatieve frequentieafhankelijke selectie. Omdat fitness afhankelijk is van de omgeving, ga ik uit van een constante omgeving (heterogene omgeving kan ook leiden tot balancerende selectie).

Is WT naar verwachting de ENIGE soort die op de lange termijn blijft bestaan?

Ja. In feite, zelfs als de mutatie gunstig was, heeft het, omdat het met een lage frequentie begint, nog steeds een kleine kans om daadwerkelijk te herstellen (fixatie = het bereiken van een frequentie van één).

Hoe vaak komt dit scenario voor?

Mutaties gebeuren constant. Elke nieuwe menselijke baby draagt ​​bijvoorbeeld zo'n 10-100 nieuwe mutaties die bij geen enkele ouder aanwezig waren. De meeste mutaties zijn neutraal of schadelijk, slechts enkele zijn gunstig. Nieuwe mutaties hebben een kleine kans om fixatie te bereiken, zelfs als de mutatie gunstig is. De exacte kans hangt af van de selectiecoëfficiënt $s$, de dominantiecoëfficiënt $h$ en de effectieve populatiegrootte $N_e$.

Hoe zit het met coëxistentie?

Bij afwezigheid van een evenwichtige selectie (of frequente terugkerende mutaties) en ervan uitgaande dat de middelen beperkt zijn, zal één stam noodzakelijkerwijs fixeren. Merk op dat dit ook alleen geldt voor genetische drift en dat er zelfs geen selectie voor nodig is.

Voorbeelden en referenties voor beginners worden zeer op prijs gesteld.

Evo101 is een zeer korte, zeer gemakkelijke introductie tot evolutionaire biologie. Je moet er waarschijnlijk eens naar kijken.

Dan, voor iets geavanceerder, en vanwege je achtergrond in wiskundige modellering, raad ik aan om het boek Population Genetics: A Concise Guide van Gillespie te bekijken

Kijk voor meer boekaanbevelingen bij de posts