Ecological Evolution by Competitive Exclusion / An Experimental Approach with Cellular Slime Mold , Polysphondylium pallidum

경쟁배타에 의한 생태적 진화: 세포성 점균 Polysphondylium pallidum에 대한 실험적 접근

Intraspecific clonal interactions have important influences on a population structure of the cellular slime mold (CSM). This study was to investigate whether or not evolutionary change in a population could be induced by clonal competition, and to elucidate how various clones in a population evolve in a homogeneous environment of laboratory culture. The characteristic clones of Polysphondylium pallidum which had different resource consumption rates (RCR) and mating types I and II were selected for study. Investigation was conducted for 4 experimental time interval $(T_0-T_4)$; one experimental time interval took almost 10-14 days from inoculation to havest of fruiting bodies. Two sets of 50 clones were cultured from 50 clones at To, and RCR variations of the population were compared between $(T_0\;and\;T_4)$ for each set of clones. Each clone of the CSM had a diverse resource consumption rate, or growth rate, in a homogeneous and limited Cerophyl agar plate despite the passage of 48-56 generations from the beginning of the experiment. Diverse clones with different growth rate could coexist in one site of the homogeneous agar plate as well as heterogeneous soil microenvironment. When there was high clonal diversity of RCR, a clone in a population had high chances to encounter other clones with resultant increased clonal competition. In one set, 26 of 37 clones of mating type I were changed to mating type Il for the 4 experimental time intervals, which indicated that the rate of competitive exclusion among clones during total experiment from $(T_0\;to\;T_4)$ was 0.703. In another set, 31 of 37 clones of mating type I were changed to mating type II , having the rate of competitive exclusion 0.838. The frequency of each of mat~ng types changed by 0.93-1.29% in each successive generation. The competitive exclusion among clones occurred by 1.26-1.75% when approximately $2.6{\times}10^8$ bacterial cells were provided as food and thereafter one generation of myxamoebae of CSM elapsed at room temperature. This finding implicated that in the vegetative state of P, pallidurn there was 1.26-1.75% probabil~ty of evolutionary change per generation changing from one clone to another clone.

종 내의 클론 상호작용은 개체군 구조에 중요한 영향을 미친다. 본 연구는 클론간의 경쟁에 의해 개체군 내에서 진화적 변화가 일어날 수 있는 가를 조사하고, 균일한 실험실 배양 조건에서 어떻게 다양한 클론이 진화하는지를 밝히고자 하였다. 자원소비율과 교배형이 다른 Polysphondylium pallidum의 클론들이 선택되었다. 실험은 T0에서 T4까지 4번의 시간 간격을 두고 시행되었다. 접종 후 자실체를 수확할 때까지의 한 번의 실험기간은 10~14일 정도 소요되었다. T0의 50개의 클론으로부터 일련의 실험기간 T1, T2, T3, T4에서 50 클론이 두 세트씩 만들어졌다. 개체군들의 자원소비율 변동은 T0와 두세트의 T4 클론들간에 비교되었다. 각 클론은 실험 시작 후 48~56세대가 지난 후에도 균일하고 제한된 Cerophyl 배지 환경에서 다양한 자원 소비율 즉, 다양한 생장율을 보였다. 생장율이 다른 다양한 클론은 서식처가 이질적인 토양 미세 환경 뿐만 아니라 한 장소의 균질한 배양 접시 속에서도 공존 할 수 있었다. 높은 클론 다양성은 한 개체군내의 클론에서 다른 클론을 만날 기회를 제공해 주었고 개체군내의 클론 경쟁이 활발히 일어났다. T0에서 T4까지의 총 실험 기간동안 교배형 I이었던 37개의 클론중에서 한 개체군의 31개가 교배형 II로 바뀌어 클론간에 일어난 경쟁배타율은 0.838이었다. 각 교배형의 출현 빈도는 연속적인 다음 세대마다 0.93~1.29% 만큼 바뀌었다. 2.6X108밀도의 박테리아를 먹이로 제공해 준 실험실 환경에서 한 세대가 지날 때 마다 한 클론에서 다른 클론으로 변화하는 진화적 변화확률이 1.26~1.75%라는 것을 의미한다.