Effects of environmental and genetic factors on the size of the cells and yeast biomass.

Dostosowanie (fitness) organizmów jest trudne do oszacowania ponieważ, wymagałoby zmierzenia ich sukcesu w konkurencji z innymi organizmami uśrednionego dla wszystkich środowisk, w których przebywają. W warunkach laboratoryjnych przeprowadza się mierzenie ważnych cech fenotypowych, które z dużym prawdopodobieństwem są istotne w wielu różnych środowiskach, także tych naturalnych. W przypadku mikroorganizmów często stosuje się pomiary tempa wzrostu lub zagęszczenia populacji po wyczerpaniu zasobów, czyli w stanie stacjonarnym. Niektóre z wcześniejszych prac sugerowały, że oszacowania zagęszczenia populacji drożdży poprzez mierzenie jej gęstości optycznej mogą silnie zależeć od wielkości komórek. Poza tym, przynajmniej w niektórych środowiskach wielkość komórek jest pozytywnie skorelowana z tempem wzrostu. Istnieją także warianty genetyczne o różniące się wielkością komórek. Przedstawione badania mają na celu ocenę empiryczną zależności gęstości optycznej stanu stacjonarnego od wielkości komórki i tempa wzrostu. W tym celu dokonano pomiarów tempa wzrostu i gęstości stanu stacjonarnego szczepów posiadających delecję jednego genu zmieniającej przynajmniej jedną z tych cech. Stwierdzono dużą zależność pomiędzy zagęszczeniem stanu stacjonarnego, a wielkością komórki. Znacznie mniejszy był wpływ na gęstość optyczną w stanie spoczynkowym kultury ma tempo wzrostu (przy tym nieistotny statystycznie). Wyniki te wskazują, że pomiary OD w fazie spoczynkowej wydają się być niewystarczającą miarą dostosowania, a mogą być miarą wręcz błędną. Gęstość optyczna zależy od wielu właściwości komórek natomiast tempo wzrostu jest bardziej niezależnym parametrem. Dzieje się tak ponieważ jest ono oparte na pomiarach zwiększającej się gęstości kultury niezmieniających się komórek. Można zatem uznać łączne stosownie tempa wzrostu i zagęszczenia stanu stacjonarnego za lepszą miarę dostosowania.

Fitness is difficult to estimate because it would require to know how an organism succeeds in competition with other organisms in all environments in which it lives. In the laboratory, some important phenotypic traits, those most likely to be relevant in many different environments, are measured and used as proxies for fitness. Rate of growth and population density after exhaustion of resources are especially frequently used for microorganisms. Earlier work suggested that the yeast population density estimated by measuring the optical density can be strongly biased if the cell size varies. It is established that the cell size is positively correlated with the rate of growth, at least in some environments. There are also several indications that the cell size can vary widely among genetic variants. The aim of this study is to test to what extent the optical density of stationary state is a reliable measure of fitness if the cell size and growth rate vary. To this end, the maximum growth rate and the steady-state density of strains with deletions of a single gene were carried out. About one hundred of the deletion strains with diminished or increased cell volume were used. There was relatively high correlation between the steady-state density and the size of the cell. The effect of the rate of growth on the optical density of the culture was much weaker (and statistically insignificant) . These results indicate that the density of stationary phase is not a reliable fitness estimate. It can be a source of serious error if applied uncritically. The rate of growth is a preferable fitness proxy. This is because it is based on measurements of increasing density of cells whose properties remain stable. The two parameters, the rate of growth and the stationary phase density, can be combined into a common measure but only under defined conditions.