The Cheshire cat reloaded: causes and consequences of the evolution of dormancy/quiescence in parasites.
The Cheshire cat reloaded: causes and consequences of the evolution of dormancy/quiescence in parasites.
批准号:
254587930
负责人:
Professor Dr. Aurélien Tellier
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
--
资助国家:
德国
项目状态:
未结题
起止时间:
中文摘要
在不可预测的环境中,许多植物、动物和微生物(包括寄生虫或病原体)的静止和休眠作为一种下注对冲进化策略而进化。该项目的中心假设是,宿主和寄生虫之间的共同进化促进了这种情况。这种进化场景被称为柴郡猫假说(无论是宿主还是寄生虫)。我们之前已经证明,1)种子库和休眠可以在宿主体内进化,这是由于共同进化的动力;2)种子库本身可以减缓甚至抑制共同进化的振荡,这取决于发芽功能。由于等位基因频率振荡对促进下注对冲进化至关重要,因此在休眠进化和共同进化动力学之间发生了复杂的生态进化相互作用。这个项目新阶段的目标是双重的。首先,我们想要了解和预测寄生虫进化休眠或静止的条件,作为对共同进化的回应的下注对冲策略。其次,我们希望开发模拟和统计推断工具,允许使用寄生虫全基因组数据估计休眠/静止参数。在第一个目标中,我们研究了共同进化动力学下下注对冲的演化条件。提出了两种休眠模式:短休眠和超长休眠。共同进化是在一个连续时间流行病学模型中产生的,该模型具有两个宿主和两种寄生虫类型,寄生虫休眠/静止。利用自适应动力学的分析方法,推导了两种休眠模式在不同条件和时间尺度分离下的ESS的解析解。在第二个目标中,我们希望开发利用寄生虫全基因组数据检测和估计休眠/静止存在的工具。因此,对于有性繁殖或无性繁殖的物种,将及时开发出弱和强休眠/静止的全基因组模拟器。这些模拟器将集成到一个带有深度学习(卷积神经网络)的近似贝叶斯计算(ABC)框架中,以基于全基因组数据执行休眠/静止参数的统计推断。在第三个目标中,我们将把我们的ABC方法应用于几种寄生虫的全基因组,这些寄生虫在生物学上被怀疑是静止/休眠的,但未经测试:人类寄生虫(间日疟原虫、恶性疟原虫、芽孢杆菌、结核分枝杆菌)、大水蚤寄生虫和白粉病金前虱。因此,我们的总体目标是首次了解由于共同进化而导致的寄生虫物种休眠或静止进化的原因和后果,并发展一种新的种群基因组推断方法来揭示有性和无性寄生虫物种休眠的存在和估计速率。
英文摘要
Quiescence and dormancy evolve as a bet-hedging evolutionary strategies in many plants, animals, and micro-organisms (including parasites or pathogens) in unpredictable environments. The central hypothesis of the project states that coevolution between hosts and their parasites promotes such conditions. This evolutionary scenario is referred to as the Cheshire Cat hypothesis (for either hosts or parasites). We have previously shown that 1) seed banking and dormancy can evolve in hosts due to coevolutionary dynamics, and 2) depending on the germination function, the seed bank itself can slow down or even damp off the coevolutionary oscillations. As allele frequency oscillations are critical to promote bet-hedging evolution, a complex eco-evolutionary interplay occurs between the evolution of dormancy and coevolutionary dynamics. The goals of this new phase of the project are twofold. First we want to understand and predict the conditions for parasites to evolve dormancy or quiescence as bet-hedging strategies in response to coevolution. Second, we want to develop simulation and statistical inference tools which allow to estimate the parameter of dormancy/quiescence using parasite full genome data. In the first objective, we study the conditions for bet-hedging to evolve under coevolutionary dynamics. Two dormancy models are developed: a short and a very long dormancy. Coevolution is generated within a continuous-time epidemiological model with two host and two parasite types with parasite dormancy/quiescence. We use analytical methods of adaptive dynamics to derive analytical solutions for the ESS of dormancy/quiescence under different conditions and separation of time scales for both dormancy models. In the second objective, we want to develop tools for detecting and estimating the existence of dormancy/quiescence using parasite full genome data. Therefore, forward in time full genome simulators of weak and strong dormancy/quiescence will be developed for sexually or asexually reproducing species. These simulators will be integrated into an Approximate Bayesian Computation (ABC) framework with Deep Learning (Convolutional Neural Networks) to perform statistical inference of the dormancy/quiescence parameters based on full genome data. In the third objective, we will apply our ABC methods to full genomes of several parasite species for which quiescence/dormancy is biologically suspected but untested: human parasites (Plasmodium vivax, P. falciparum, Bacillus sp., Mycobacter tuberculosis), the parasites of Daphnia magna, and the powdery mildewof Plantago lanceolata. Our general aim is thus to provide the first understanding of the causes and consequences of the evolution of dormancy or quiescence in parasite species due to coevolution, and to develop a novel population genomic inference method to reveal the existence and estimate the rate of dormancy in sexual and asexual parasite species.
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会议论文
Local adaptation for seed banks in wild tomato species
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批准号:317616126
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2016
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负责人:Professor Dr. Aurélien Tellier
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依托单位:
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批准号:274542535
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2015
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负责人:Professor Dr. Aurélien Tellier
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依托单位:
国内基金
海外基金
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