Evolutionary "Crowdsourcing": Alignment of Fitness Landscapes Allows for Cross-species Adaptation of a Horizontally Transferred Gene.
Evolutionary "Crowdsourcing": Alignment of Fitness Landscapes Allows for Cross-species Adaptation of a Horizontally Transferred Gene.
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DOI：
10.1093/molbev/msad237
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发表时间：
2023-11-03
影响因子：
10.7
通讯作者：
Kerr, Benjamin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kosterlitz, Olivia;Grassi, Nathan;Werner, Bailey;Mcgee, Ryan Seamus;Top, Eva M.;Kerr, Benjamin
关键词：
经历水平基因转移（HGT）的基因在不同的基因组背景中进化。尽管跨物种HGT的普遍存在，转换宿主对基因进化的影响仍然研究不足。在这里，我们提出了一个框架来研究宿主转换的进化后果，并将此框架应用于接合质粒上常见的抗生素抗性基因。具体来说，我们确定了适应景观的一小部分突变连接的基因型在3个肠道物种的基因。我们发现，景观地形在很大程度上与最小的宿主依赖性突变效应一致。通过在实验测量的景观上模拟基因进化，我们发现一个物种中移动的基因的适应性进化转化为另一个物种的适应性。通过模拟人工景观的基因进化，我们发现景观之间的充分对齐确保了物种之间的“适应性等价性”。因此，如果细菌群落内有足够的景观对齐，HGT的载体（如质粒）可能会在群落成员之间形成分布式遗传进化，物种可以“众包”适应。
Genes that undergo horizontal gene transfer (HGT) evolve in different genomic backgrounds. Despite the ubiquity of cross-species HGT, the effects of switching hosts on gene evolution remains understudied. Here, we present a framework to examine the evolutionary consequences of host-switching and apply this framework to an antibiotic resistance gene commonly found on conjugative plasmids. Specifically, we determined the adaptive landscape of this gene for a small set of mutationally connected genotypes in 3 enteric species. We uncovered that the landscape topographies were largely aligned with minimal host-dependent mutational effects. By simulating gene evolution over the experimentally gauged landscapes, we found that the adaptive evolution of the mobile gene in one species translated to adaptation in another. By simulating gene evolution over artificial landscapes, we found that sufficient alignment between landscapes ensures such “adaptive equivalency” across species. Thus, given adequate landscape alignment within a bacterial community, vehicles of HGT such as plasmids may enable a distributed form of genetic evolution across community members, where species can “crowdsource” adaptation.
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影响因子：
16.8
作者：
Jordt H;Stalder T;Kosterlitz O;Ponciano JM;Top EM;Kerr B
通讯作者：
Kerr B
影响因子：
6.7
作者：
Gullberg E;Cao S;Berg OG;Ilbäck C;Sandegren L;Hughes D;Andersson DI
通讯作者：
Andersson DI
宿主特异性的质粒演化解释了临床抗生素抗性质粒的变化扩散。
DOI：
10.1073/pnas.2212147120
发表时间：
2023-04-11
影响因子：
11.1
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
48
作者：
Fowler, Douglas M.;Fields, Stanley
通讯作者：
Fields, Stanley
影响因子：
10.7
作者：
Lind, Peter A.;Arvidsson, Lars;Andersson, Dan I.
通讯作者：
Andersson, Dan I.