Molecular Specificity, Convergence and Constraint Shape Adaptive Evolution in Nutrient-Poor Environments
Notice bibliographique
Résumé
One of the central goals of evolutionary biology is to explain and predict the molecular basis of adaptive evolution. We studied the evolution of genetic networks in Saccharomyces cerevisiae (budding yeast) populations propagated for more than 200 generations in different nitrogen-limiting conditions. We find that rapid adaptive evolution in nitrogen-poor environments is dominated by the de novo generation and selection of copy number variants (CNVs), a large fraction of which contain genes encoding specific nitrogen transporters including PUT4, DUR3 and DAL4. The large fitness increases associated with these alleles limits the genetic heterogeneity of adapting populations even in environments with multiple nitrogen sources. Complete identification of acquired point mutations, in individual lineages and entire populations, identified heterogeneity at the level of genetic loci but common themes at the level of functional modules, including genes controlling phosphatidylinositol-3-phosphate metabolism and vacuole biogenesis. Adaptive strategies shared with other nutrient-limited environments point to selection of genetic variation in the TORC1 and Ras/PKA signaling pathways as a general mechanism underlying improved growth in nutrient-limited environments. Within a single population we observed the repeated independent selection of a multi-locus genotype, comprised of the functionally related genes GAT1, MEP2 and LST4. By studying the fitness of individual alleles, and their combination, as well as the evolutionary history of the evolving population, we find that the order in which these mutations are acquired is constrained by epistasis. The identification of repeatedly selected variation at functionally related loci that interact epistatically suggests that gene network polymorphisms (GNPs) may be a frequent outcome of adaptive evolution. Our results provide insight into the mechanistic basis by which cells adapt to nutrient-limited environments and suggest that knowledge of the selective environment and the regulatory mechanisms important for growth and survival in that environment greatly increase the predictability of adaptive evolution.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».