Adaptation and diversification of Escherichia coli K12 MC1000 in a complex environment

Adaptatie en diversificatie van Escherichia coli K12 MC1000 in een complexe omgeving

Pilar Puentes Téllez beschrijft in haar proefschrift hoe zij de langetermijn-aanpassingen (~1000 generaties) van E. coli K12 MC1000 in Luria-Bertani (LB) bouillon onder aerobe, wisselende en anaerobe condities heeft geëvalueerd.

Complexiteit is inherent aan natuurlijke zowel als industriële habitats. Voorgaand wetenschappelijk werk heeft duidelijk het flexibele (genotypische en fenotypische) aanpassingsvermogen van micro-organismen aan complexiteit laten zien. De meeste experimenten zijn echter onder relatief simpele (uniforme) omstandigheden verricht. Derhalve richtte het huidige onderzoek zich op bacteriële evolutie in complex groeimedium, waarbij de nadruk lag op de analyse van de mate van genetische/fysiologische diversifiëring naar fitnessverhoging en nichedifferentiatie.

Verschillende genetische wegen resulteerden in aanpassingen en een aantal metabole routes waren geactiveerd. De veranderingen waren reproduceerbaar met betrekking tot geselecteerde functie, waarbij habitat de belangrijkste selector bleek. Een specifieke respons werd waargenomen in de genen die betrokken waren bij het metabolisme van galactose (galR en galE). Daarbij werd een hoge mate van heterogeniteit gevonden tussen en binnen populaties. De verschillende fenotypische aanpassingen gaven ook aan dat parallelle responses werden gestuurd door de verschillende genomen.

De analyse van polymorfismen binnen een geëvolueerde population toonde het bestaan van twee metabole and interactieve typen aan. Derhalve werd het voorkomen van additionele specifieke fenotypische eigenschappen (stressresistentie en metabole eigenschappen) bevestigd. De interactieve en stabiele co-existentie van deze vormen liet trade-offs in groei- en stress-eigenschappen tussen de vormen, en nicheverdeling, zien. De complexiteit van de habitat kan derhalve de vorming van aangepaste co-existerende vormen sturen.

Pilar Puentes Téllez deed haar promotieonderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen bij onderzoeksinstituut CEES - Centre for Ecological and Evolutionary Studies. Het werd gefinancierd door NWO. Inmiddels werkt zij aan de RUG als postdoc bij de afdeling Microbiële Ecologie.