Cálculo de beneficios para bacterias con plásmidos en una selección multinivel
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Resumen en español
Se estudió la dinámica evolutiva de bacterias con diferente numero de plásmidos a través de métodos computacionales. Esto con el objetivo de estudiar sistemas de selección multinivel y su relación con la evolución de la cooperación. El caso de selección entre bacterias con diferentes números de plásmidos es un ejemplo de selección multinivel, considerado en este trabajo como una selección a dos niveles. Donde plásmidos que se reproducen mas tienen ventaja en la selección intracelular, pero bacterias con menos plásmidos tienen menor carga metabólica y se ven beneficiados en la selección entre bacterias. Es por esto que con el estudio de estos sistemas se puede calcular el beneficio de tener un menor numero de plásmidos para una bacteria. Mas específicamente se hicieron simulaciones de competencia entre diferentes tipos de bacterias. Integrado aspectos de estocasticidad dentro de una simulación tipo Montecarlo en un proceso de Moran, se logró encontrar una expresión para el coeficiente de selección en función de las tasas de replicación de dos poblaciones que compiten. Adicionalmente se hizo un código para la competencia entre poblaciones que mutan, de tal forma que hay interferencia clonal, resultando en la obtención de distribuciones de mutaciones exitosas y de la esperanza de vida de la población inicial. El código de las simulaciones se comparten en este trabajo para poder ser utilizadas con los parámetros deseados.
Resumen en inglés
In this work it was studied the evolutionary dynamic in bacteria carrying a different number of plasmids through computational methods. This aiming to study multilevel selection systems and it relates with the evolution of cooperation. The case of selection among bacteria with different amounts of plasmid is an example of multilevel selection, consider in this work as a two-level selection, in which plasmid that reproduce the most have greater advantage in intracellular selection, on the other hand, bacteria carrying less plasmid have less of a metabolic burden granting them advantage against other bacteria. This opens the possibility to calculate the benefit of having a smaller amount of plasmid for a bacterium. More specifically, competition simulations among different kind of bacteria were made integrating stochastic aspects that corresponds with reality into a Montecarlo simulation in a Moran process. It was found an expression for the selection coefficient in terms of individual rates of replication from two competing kinds. Additionally, it was made a code for simulating competition between types of bacteria that mutates such that clonal interference is present. As a result, it was obtained distributions for the life expectancy of the ancestral kind and a distribution of successful mutations in the moment of extinction of the ancestral. The code of the simulations is shared in this work to be used as wished.