抗性的多样性对病原体传播和利用宿主群体的能力提出了挑战 [1–3]。然而,这种宿主多样性如何随时间演变仍不清楚,因为它取决于宿主基因型之间的种内竞争与病原体的共同进化之间的相互作用。在这里,我们通过实验研究了共同进化的噬菌体种群对细菌 CRISPR 免疫跨空间和时间多样化的影响。我们证明,共同进化产生的 10 个负频率依赖性选择是一种强大的力量,它能维持宿主抗性多样性并选择宿主中的新抗性突变。我们还发现,宿主进化是由不同宿主基因型之间竞争能力的不对称所驱动的。即使最适合的宿主基因型成为进化噬菌体的优先攻击对象,但它们也常常通过获得新的 CRISPR 免疫力而逃脱灭绝。总之,这些波动的选择压力维持了多样性,但并非通过保留预先存在的宿主组成来实现的。相反,我们反复观察到来自每个种群中适应能力最强的宿主的新抗性基因型的引入。这些结果强调了竞争对宿主-病原体共同进化的瞬时动态的重要性。
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