Transmission and coevolutionary dynamics drive the evolution of generalist and specialist viruses

传播和共同进化动力学推动了通才病毒和专科病毒的进化

基本信息

  • 批准号:
    BB/J010340/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.12万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2011 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Viruses show tremendous diversity in the hosts that they attack - both generalists and specialists are common in nature. Unlike specialists, generalist viruses are able to infect a range host species, whereas specialists infect a single host type. What explains this variation in the types of interactions between hosts and their viruses? How do viruses and their hosts interact? Can the way they interact evolve over time? Answers to these questions are central to understanding the dynamics of disease. The underlying processes governing viral-host interactions are highly complex - ranging from molecular and cellular through to population and multi-trophic levels - and crucially depend on the interplay between ecology and coevolution, a process of simultaneous evolution of hosts and viruses in response to each other. However, this complexity presents numerous challenges to achieving a mechanistic understanding of disease dynamics.The proposed research will investigate the evolution of specialist and generalist viruses - from genes to cells to populations to the community. It will consider how hosts and viruses evolve simultaneously and in response to each other, paying particular attention to how viruses are transmitted. The novel approach proposed here will intertwine experimental evolution and mathematical models, using the bacteria, Escherichia coli and viruses that attack bacteria, bacteriophages, as a model system that can help us understand virus evolution in nature. Experiments will document coevolution in real-time and directly test theoretical predictions put forth by the theoretical framework. At the same time, data generated from the experiments will be incorporated into a new generation of mathematical models that will provide a range of both specific and general predictions regarding the evolution of specialist and generalist viruses. The results of this work will further our general understanding of the dynamics of disease.
病毒在它们攻击的宿主中表现出极大的多样性--多面手和专家在自然界中都很常见。与专家不同,多面手病毒能够感染一系列宿主物种,而专家则感染一种单一的宿主类型。如何解释宿主和病毒之间相互作用类型的这种差异?病毒和它们的宿主是如何相互作用的?它们的互动方式会随着时间的推移而演变吗?这些问题的答案对于理解疾病的动态是至关重要的。管理病毒-宿主相互作用的潜在过程非常复杂--从分子和细胞到种群和多营养水平--关键取决于生态和共同进化之间的相互作用,共同进化是宿主和病毒同时进化以应对彼此的过程。然而,这种复杂性对实现对疾病动态的机械理解提出了许多挑战。拟议的研究将调查专家和通才病毒的进化--从基因到细胞,再到种群,再到社区。它将考虑宿主和病毒如何同时进化并相互响应,特别关注病毒是如何传播的。这里提出的新方法将把实验进化和数学模型结合在一起,使用细菌、大肠杆菌和攻击细菌的病毒、噬菌体作为一个模型系统,帮助我们了解自然界中的病毒进化。实验将实时记录共同进化,并直接检验理论框架提出的理论预测。与此同时,实验产生的数据将被纳入新一代数学模型中,这些模型将提供关于专家和通才病毒进化的一系列具体和一般预测。这项工作的结果将进一步加深我们对疾病动力学的一般理解。

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dispersal network structure and infection mechanism shape diversity in a coevolutionary bacteria-phage system.
传播网络结构和感染机制塑造了协同进化细菌-噬菌体系统的多样性。
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sieber M
  • 通讯作者:
    Sieber M
Stability of Cross-Feeding Polymorphisms in Microbial Communities.
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Gudelj I;Kinnersley M;Rashkov P;Schmidt K;Rosenzweig F
  • 通讯作者:
    Rosenzweig F
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