Evolutionary History and Strength of Selection Determine the Rate of Antibiotic Resistance Adaptation
Notice bibliographique
Résumé
Bacterial adaptation to stressful environments often produces evolutionary constraints whereby increases in resistance are associated with reduced fitness in a different environment. The exploitation of this resistance-cost trade-off has been proposed as the basis of rational antimicrobial treatment strategies designed to limit the evolution of drug resistance in bacterial pathogens. Recent theoretical, laboratory, and clinical studies have shown that fluctuating selection can maintain drug efficacy and even restore drug susceptibility, but can also increase the rate of adaptation and promote cross-resistance to other antibiotics. In this paper, we combine mathematical modeling, experimental evolution, and whole-genome sequencing to follow evolutionary trajectories towards β-lactam resistance under fluctuating selective conditions. Our experimental model system consists of eight populations of Escherichia coli K12 evolving in parallel to a serial dilution protocol designed to dynamically control the strength of selection for resistance. We implemented adaptive ramps with mild and strong selection, resulting in evolved populations with similar levels of resistance, but with different evolutionary dynamics and diverging genotypic profiles. We found that mutations that emerged under strong selection are unstable in the absence of selection, in contrast to resistance mutations previously selected in the mild selection regime that were stably maintained in drug-free environments and positively selected for when antibiotics were reintroduced. Altogether, our population dynamics model and the phenotypic and genomic analysis of the evolved populations show that the rate of resistance adaptation is contingent upon the strength of selection, but also on evolutionary constraints imposed by prior drug exposures.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».