実験室の酵母集団における変異メルトダウン

小規模または繰り返しボトルネックされた集団では、変異は遺伝的ドリフトによって蓄積すると予想され、フィットネスが低下します。突然変異メルトダウンモデルでは、このようなフィットネスは人口サイズをさらに減らし、追加の突然変異の蓄積を加速し、絶滅につながります。突然変異蓄積の速度は突然変異率によって部分的に決定されるため、メルトダウンのリスクと速度は、変異速度の増加とともに増加すると予測されます。2つの同性株のそれぞれから、Saccharomyces cerevisiaeの12の複製集団を確立しました。各集団は、固定希釈により毎日移動され、250近くの有効な人口サイズが発生しました。フィットネスは、希釈後に転送される細胞の数を減らすことが期待され、人口サイズを減らし、突然変異メルトダウンにつながると予想されるフィットネスが減少しました。175の毎日の移転と約2900世代まで、突然変異率が上昇した集団で2つの絶滅が発生しました。これらの集団の1つには、突然の突然が突然変異メルトダウンから生じるという直接的な証拠があります。消滅はすぐに大きなフィットネスの低下に続き、このフィットネスの低下後に凍結したサンプルから再確立された複製集団で一貫して再発しましたが、プレスクトラインサンプルから設立された集団ではありません。。野生型集団は、サイズを減らす傾向を示さず、平均してフィットネスが増加しました。

In small or repeatedly bottlenecked populations, mutations are expected to accumulate by genetic drift, causing fitness declines. In mutational meltdown models, such fitness declines further reduce population size, thus accelerating additional mutation accumulation and leading to extinction. Because the rate of mutation accumulation is determined partly by the mutation rate, the risk and rate of meltdown are predicted to increase with increasing mutation rate. We established 12 replicate populations of Saccharomyces cerevisiae from each of two isogenic strains whose genomewide mutation rates differ by approximately two orders of magnitude. Each population was transferred daily by a fixed dilution that resulted in an effective population size near 250. Fitness declines that reduce growth rates were expected to reduce the numbers of cells transferred after dilution, thus reducing population size and leading to mutational meltdown. Through 175 daily transfers and approximately 2900 generations, two extinctions occurred, both in populations with elevated mutation rates. For one of these populations there is direct evidence that extinction resulted from mutational meltdown: Extinction immediately followed a major fitness decline, and it recurred consistently in replicate populations reestablished from a sample frozen after this fitness decline, but not in populations founded from a predecline sample. Wild-type populations showed no trend to decrease in size and, on average, they increased in fitness.