BACKGROUND Coevolution is a selective process of reciprocal adaptation in hosts and parasites or in mutualistic symbionts. Classic population genetics theory predicts the signatures of selection at the interacting loci of both species, but not the neutral genome-wide polymorphism patterns. To bridge this gap, we build an eco-evolutionary model, where neutral genomic changes over time are driven by a single selected locus in hosts and parasites via a simple biallelic gene-for-gene or matching-allele interaction. This coevolutionary process may lead to cyclic changes in the sizes of the interacting populations. RESULTS We investigate if and when these changes can be observed in the site frequency spectrum of neutral polymorphisms from host and parasite full genome data. We show that changes of the host population size are too smooth to be observable in its polymorphism pattern over the course of time. Conversely, the parasite population may undergo a series of strong bottlenecks occurring on a slower relative time scale, which may lead to observable changes in a time series sample. We also extend our results to cases with 1) several parasites per host accelerating relative time, and 2) multiple parasite generations per host generation slowing down rescaled time. CONCLUSIONS Our results show that time series sampling of host and parasite populations with full genome data are crucial to understand if and how coevolution occurs. This model provides therefore a framework to interpret and draw inference from genome-wide polymorphism data of interacting species.

中文翻译：

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宿主-寄生虫协同进化的中性基因组特征。

背景技术协同进化是宿主和寄生虫或在共生共生体中相互适应的选择性过程。经典的种群遗传学理论预测两种物种相互作用基因座处的选择特征，而不是中性的全基因组多态性模式。为了弥合这一差距，我们建立了一个生态进化模型，其中中性基因组随时间的变化是由宿主和寄生虫中一个选定的基因座通过简单的等位基因对基因或匹配等位基因相互作用驱动的。这种共同进化过程可能导致相互作用种群的大小发生周期性变化。结果我们调查了是否以及何时可以在宿主和寄生虫全基因组数据的中性多态性的位点频谱中观察到这些变化。我们显示，随着时间的流逝，宿主种群大小的变化太平滑而无法观察到其多态性模式。相反，寄生虫种群可能会在较慢的相对时间尺度上发生一系列强烈的瓶颈，这可能导致时间序列样本中可观察到的变化。我们还将结果扩展到以下情况：1）每个宿主几个寄生虫加速了相对时间，以及2）每个宿主一代多个寄生虫世代减慢了重新定标的时间。结论我们的结果表明，具有完整基因组数据的宿主和寄生虫种群的时间序列采样对于了解是否以及如何发生协同进化至关重要。因此，该模型提供了一个框架，用于解释和从相互作用物种的全基因组多态性数据中得出推断。相反，寄生虫种群可能会在较慢的相对时间尺度上发生一系列强烈的瓶颈，这可能导致时间序列样本中可观察到的变化。我们还将结果扩展到以下情况：1）每个宿主几个寄生虫加速了相对时间，以及2）每个宿主一代多个寄生虫世代减慢了重新定标的时间。结论我们的结果表明，具有完整基因组数据的宿主和寄生虫种群的时间序列采样对于了解是否以及如何发生协同进化至关重要。因此，该模型提供了一个框架，用于解释和从相互作用物种的全基因组多态性数据中得出推断。相反，寄生虫种群可能会在较慢的相对时间尺度上发生一系列强烈的瓶颈，这可能导致时间序列样本中可观察到的变化。我们还将结果扩展到以下情况：1）每个宿主几个寄生虫加速了相对时间，以及2）每个宿主一代多个寄生虫世代减慢了重新定标的时间。结论我们的结果表明，具有完整基因组数据的宿主和寄生虫种群的时间序列采样对于了解是否以及如何发生协同进化至关重要。因此，该模型提供了一个框架，用于解释和从相互作用物种的全基因组多态性数据中得出推断。我们还将结果扩展到以下情况：1）每个宿主几个寄生虫加速相对时间，以及2）每个宿主一代多个寄生虫世代减慢了重新定标的时间。结论我们的结果表明，具有完整基因组数据的宿主和寄生虫种群的时间序列采样对于了解是否以及如何发生协同进化至关重要。因此，该模型提供了一个框架，用于解释和从相互作用物种的全基因组多态性数据中得出推断。我们还将结果扩展到以下情况：1）每个宿主几个寄生虫加速了相对时间，以及2）每个宿主一代多个寄生虫世代减慢了重新定标的时间。结论我们的结果表明，具有完整基因组数据的宿主和寄生虫种群的时间序列采样对于了解是否以及如何发生协同进化至关重要。因此，该模型提供了一个框架，用于解释和从相互作用物种的全基因组多态性数据中得出推断。