Un modèle expérimental : Spécialistes bactériens et généralisés en compétition dans des chémostats

Un modèle expérimental a été utilisé pour tester l'axiome écologique selon lequel un généraliste est moins efficace qu'un spécialiste. Les généralistes de ce modèle étaient des souches d'Escherichia coli capables d'utiliser à la fois le maltose et le lactose. Les spécialistes étaient des souches d'E. coli pouvant utiliser uniquement le maltose en raison d'une délétion des gènes du lactose. Ces généralistes et spécialistes, en compétition pour le maltose dans des chémostats à énergie limitée contenant les deux sucres, ont réussi à coexister sous certaines conditions. La fréquence d'équilibre dépendait de la paire de souches utilisée et du pourcentage de sucre qui est le lactose. Un changement génétique a été important dans l'issue de ces expériences : une mutation lac constitutive a remplacé le lac / du généraliste. (Les cellules avec une mutation lac constitutive produisent une enzyme du lactose que le lactose soit présent ou non.) Cela a permis au généraliste de coexister avec de plus petites quantités de lactose qu'il n'aurait pu le faire autrement. Nous proposons que le lac constitutif est sélectionné par rapport au type sauvage dans un chémostat limité en lactose, car la concentration de lactose requise pour la croissance, si l'opéron est déprimé de manière constitutive, est inférieure à celle requise pour la dépression continue de l'opéron du lactose. La fréquence d'équilibre prédite par la théorie de la compétition en chémostat a donné une fréquence du généraliste beaucoup plus élevée que celle observée dans les expériences. Lorsque seul le généraliste a été ajouté à un chémostat contenant à la fois le maltose et le lactose, un équilibre entre les cellules lac / et lac constitutives a été établi. Cela implique qu'il existe une "interférence de ressources". L'interférence de ressources se produit lorsqu'un organisme n'est pas aussi efficace dans l'utilisation d'une ressource lorsqu'il utilise d'autres ressources que lorsqu'il utilisait cette ressource seul. Lorsque une constante pour l'interférence de ressources a été intégrée dans les équations, les prédictions théoriques ont concordé avec les résultats expérimentaux. Nous émettons l'hypothèse que cette interférence de ressources est due à la compétition pour les sites de perméase.