The evolutionary advantage of haploid versus diploid microbes in nutrient-poor environments

ارگانیسم های یوکاریوتی جنسی با فازهای هسته ای هپلوئید و دیپلوئید مشخص می شود. در بسیاری از ارگانیسم ها، رشد و تکامل در هر دو مرحله هپلوئید و دیپلوئید رخ می دهد و طول نسبی این فاز ها تنوع قابل توجهی را نشان می دهد. تعدادی از فرضیه ها برای توضیح حفظ این تنوع چرخه های زندگی و مزیت بودن هپلوئید در برابر دیپلوئید وجود دارد. فرضیه محدودیت مواد مغذی فرض می کند که سلولهای هپلوئید، به دلیل اینکه کوچک هستند و بنابراین دارای سطح بالاتری نسبت به حجم هستند، در محیط های مغذی مفید هستند. در این مقاله، این فرضیه را به لحاظ نظری بررسی می کنیم و شرایطی را که تحت آن قرار دارد تعیین می کنیم. بر اساس تجزیه و تحلیل ما پیش بینی های زیر را انجام می دهیم. اولا، مزایای نسبی سطوح مختلف پلوییدی به شدت به کارایی تبدیل انرژی وابسته به پلوییدی و مقیاس مرگ و میر با اندازه سلول بستگی دارد. به طور خاص، هپلوئید ها از نرخ رشد جمعیت ذاتی بالاتر نسبت به دیپلوئید ها تحت شرایط مواد مغذی برخوردار هستند اما در شرایط غنی از مواد مغذی رشد جمعیت ذاتی دیپلوئید بالاتر است، در صورتی که بازده تبدیل دیپلوئید انرژی از هپلوئید بالاتر باشد مقیاس مرگ و میر با اندازه سلولی ضعیف است. دوم، تفاوت در غلظت مواد مغذی در محیط ورودی، تقریبا هیچ تاثیری بر مزیت نسبی سطح پلویید در تعادل جمعیت ندارد. مطالعه ما اهمیت مدل سازی صریح تاریخ زندگی میکروبی و دینامیک جمعیت را برای درک تکامل سطح پلویید نشان می دهد.