The effect of sex and diversity on evolutionary rescue in experimental populations of Chlamydomonas reinhardtii

• Main Author: Lachapelle, Josianne
• Other Authors: Graham Bell (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Biology - Ecology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=107908

The environmental change experienced by many contemporary populations of living organisms poses a serious risk to their survival. From the theory of evolutionary rescue we predict that the combination of diversity and sex should increase the probability of survival by increasing genetic variation and consequently increasing the probability of generating a type that can tolerate the stressful environment. I tested this prediction by comparing six kinds of experimental populations of Chlamydomonas reinhardtii that differ in the initial amount of genetic diversity and in sexuality. The lines were serially propagated in an environment where the salt concentration increased over time, which strongly inhibits growth, going from fresh water conditions to the limits of marine conditions. Two evolutionary rescue events occurred, one attributable to the sorting of the genetic variation initially contained in each line and to selection on genetic variation generated by recombination, and the second attributable to selection on genetic variation generated by mutations. In spite of the initial costs of high diversity and sex, in the long term, the combination of high diversity and obligate sexuality greatly enhanced survival in the deteriorating environment. Most of the adaptation to high-salt environments in the obligate sexual-high diversity lines had occurred by mid-way through the experiment, indicating that positive genetic correlations of adaptation to lethal stress with adaptation to sublethal stress greatly increased the probability of evolutionary rescue. The evolutionary rescue events observed in this study provide evidence that major shifts in ways of life can arise within short time frames, through the action of natural selection. === La survie de plusieurs populations d'organismes vivants est sérieusement menacée actuellement par les changements environnementaux auxquels elles sont exposées. Selon la théorie de sauvetage évolutif, la haute diversité génétique et la reproduction sexuée en combiné devraient augmenter le taux de survie, en augmentant le montant de variation génétique et par conséquent en augmentant la probabilité qu'un type survienne qui soit résistant au stress. J'ai testé cette prédiction en comparant six différentes sorte de populations expérimentales de Chlamydomonas reinhardtii qui diffèrent par le niveau initial de diversité et par le mode de reproduction. Les lignées ont été propagées dans un environnement où la concentration en sel augmentait avec le temps, de façon à grandement inhiber leur croissance, allant de conditions d'eaux douces jusqu'aux limites des conditions marines. Deux évènements de sauvetage évolutifs ont été observés, le premier attribuable au triage de la variation génétique qui était présente dans les lignées au départ et à la sélection de la variation génétique qui a été générée par la recombinaison génétique, et le deuxième attribuable à la sélection de la variation génétique qui a été générée par des mutations. Malgré les coûts initiaux qu'ont engendré la haute diversité génétique et la reproduction sexuée, à long terme, la combinaison de haute diversité génétique et de reproduction sexuée obligatoire a grandement augmenté le taux de survie dans l'environnement en détérioration. La grande majorité de l'adaptation à de hautes concentrations de sel est apparue dès la mi-chemin de l'expérience dans les lignés de reproduction sexuée obligatoire et haute diversité génétique, indiquant qu'une corrélation génétique positive entre l'adaptation à un stress létal et l'adaptation à un stress non-létal augmente considérablement la probabilité de sauvetage évolutif. Les évènements de sauvetage évolutifs observés dans cette étude démontrent que des changements importants dans le mode de vie peuvent survenir sur de courtes périodes de temps par l'entremise de la sélection naturelle.