Influencia de la diversidad inicial y la pauta de cambio ambiental en a evolución del bacteriófago Qβ

Abstract

La evolución viral está condicionada por multitud de factores entre los que se encuentran la velocidad de cambio en las presiones selectivas y la diversidad genética preexistente en las poblaciones. En general, cuanto más intenso sea el cambio ambiental mayor será la reducción del tamaño de la población, aumentando así la dificultad para generar y seleccionar mutaciones adaptativas, lo que puede conducir a la extinción. Por el contrario, los cambios graduales, que aumentan las presiones selectivas de forma progresiva, suelen ser más compatibles con la adaptación. La diversidad genética preexistente puede facilitar el proceso si en el espectro de mutantes que componen las poblaciones virales se encuentra ya algún genoma con ventajas adaptativas en las nuevas condiciones. En esta tesis doctoral hemos planteado varios experimentos de evolución en los que hemos estudiado los cambios fenotípicos y genotípicos que experimenta un bacteriófago de RNA (Qβ) cuando se propaga a temperaturas diferentes de la óptima, siguiendo diferentes patrones de cambio. A lo largo del proceso se han determinado los valores de la tasa de crecimiento, las secuencias consenso de las poblaciones y también se ha caracterizado el espectro de mutantes mediante tecnologías de secuenciación masiva. Los resultados más relevantes obtenidos muestran que las poblaciones que contienen mayor diversidad genética inicial se adaptan más rápido a un aumento de temperatura (de 37 ᵒC a 43 ᵒC) que las que parten de una población menos diversa. Los análisis de secuenciación masiva indican que en el primer caso se produce un cuello de botella poblacional que podría ser debido a la rápida selección de algún genoma minoritario que estuviera ya presente en la población ancestral. La velocidad de la adaptación también aumenta con la velocidad de cambio de temperatura. A pesar de que hay bastante coincidencia entre las mutaciones que se seleccionan al final del proceso en todos los casos analizados, las vías adaptativas seguidas no son las mismas, como se demuestra por las diferencias en las mutaciones que se fijan en primer lugar y el número de mutaciones de la población ancestral que se mantienen en el nuevo ambiente. La estructura de la población y la diversidad genética contenida en ella también experimentan cambios de distinta intensidad en función de la pauta de cambio y el estado inicial de la población. Por último, la propagación de Qβ en condiciones que alternan la replicación a dos temperaturas subóptimas favorece la adaptación a la que genera la presión selectiva más intensa y lo hace a través de las mismas mutaciones que se seleccionan durante la adaptación constante a esa misma temperatura. Sin embargo, la estructura de la población alternante se asemeja más a la evolucionada de forma constante a la temperatura que ejerce menor presión selectiva, mostrando así que ambas temperaturas influyen en las propiedades de la población evolucionada.