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

Complexiteit is inherent aan natuurlijke zowel als industriele habitats. Voorgaand wetenschappelijk werk heeft duidelijk het flexibele (genotypische en fenotypische) aanpassingsvermogen van microorganismen aan complexiteit laten zien. De meeste experimenten zijn echter onder relatief simpele (uniforme) omstandigheden verricht. Derhalve richtte het huidige onderzoek zich op bacteriele evolutie in complex groeimedium, waarbij de nadruk lag op de analyse van de mate van genetische / fysiologische diversifiering naar fitnessverhoging en nichedifferentiatie.
De lange-termijn-aanpassingen (~1000 generaties) van E. coli K12 MC1000 in Luria-Bertani (LB) bouillon onder aerobe, wisselende en anaerobe condities werden geevalueerd. 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 specific response 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 parallele responses werden gestuurd door de verschillende genomen.
De analyse van polymorfismen binnen een geevolueerde population toonde het bestaan van twee metabole and interactieve typen aan. Derhalve werd het voorkomen van additionele specifieke fenotypische eigenschappen (stress resistentie en metabole eigenschappen) bevestigd. De interactieve en stabiele coexistentie 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 coexisterende vormen sturen.