Experimental evolution of bacteria by genome shuffling
Evolution expérimentale de bactéries par brassage de génome
Résumé
This thesis focuses on experiments in bacterial evolution, with the aim to explore experimentally how horizontal transfer of DNA within a bacterial population, may or may not modify the evolution of this population. The method used to allow exchanges of DNA within the population, is based on the property of natural transformation of the bacterium Acinetobacter baylyi. A pilot experiment without genome shuffling was made over 3000 generations, and we analyzed by sequencing the mutations and the diversity that emerged during this experiment.There is a structure in multiple actively competing subpopulations that appears consistent with a system of clonal interference. An experimental evolution with exchange of DNA and a control experiment with a non- competent bacterium were performed under the same conditions over 1300 generations. The sequencing of genomes have been conducted on populations and clones at different times of each experiment to detect the mutations that occurred and their frequency in the population. Diversity in the evolution experiment with genome shuffling is significantly higher up to 970 generations and is due to different types of mutations, whereas in the control experiment diversity is mainly due to SNP. However in the experiment with shuffling, we observe a decrease in the diversity at 1300 generations which is due to the fixation of a mutation in a gene essential for transformation. These preliminary results suggest that the genome shuffling has a short term benefit while on the long term the benefit from the exchange is dwindling
Cette thèse porte sur des expériences d'évolution de bactéries, avec le but d'explorer expérimentalement comment des transferts horizontaux d'ADN au sein d'une population de bactéries peuvent ou non modifier l'évolution de cette population. La méthode utilisée pour permettre des échanges d'ADN à l'intérieur de la population repose sur la propriété de transformation naturelle de la bactérie Acinetobacter baylyi. Une expérience pilote sans brassage de génomes a été faite sur 3000 générations et nous avons analysé par séquençage les mutations et la diversité apparues pendant cette expérience. On observe une structure en multiples sous-populations compatible avec un régime d'interférence clonale. Une expérience d'évolution avec échange d'ADN ainsi qu'une expérience contrôle avec une bactérie non compétente ont été réalisées dans les mêmes conditions sur 1300 générations. Des séquençages de génomes ont été effectués sur des populations et des clones à différents temps de chaque expérience d'évolution afin de mettre en évidence les mutations apparues ainsi que leur fréquence dans la population. La diversité dans l'expérience d'évolution avec brassage est nettement plus élevée jusqu'à 970 générations et est due à différents types de mutations alors que dans l'expérience sans brassage, la diversité est essentiellement due à des SNP. Cependant dans l'expérience avec brassage, on observe à 1300 générations une baisse de la diversité qui est liée à la fixation d'une mutation dans un gène essentiel pour la transformation. Ces résultats préliminaires laissent penser que le brassage a un avantage à court terme mais qu'à long terme l'avantage lié à l'échange s'amenuise
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