ABSTRACT Circadian clocks synchronize internal cellular states with diurnal rhythms. Widespread in bacteria and eukaryotes, they regulate a variety of physiological processes, from hormone secretion in animals to carbon fixation in photosynthetic organisms. The adaptive role of circadian clocks is assumed to stem from their ability to anticipate environmental change, yet their impact on ecological adaptation remains unclear. Here, we use experimental evolution to study the interplay between fitness and circadian regulation in the model cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942. After 1,200 generations under continuous, high-intensity illumination, we obtained a strain that grew six times faster than its ancestral counterpart. Genome sequencing revealed three mutations fixed in the population, two of which replicated the fast-growing phenotype in the wild-type. A deletion in SasA, a key circadian regulator, was essential for fast growth. Transcriptomic and metabolomic analyses revealed that this mutation perturbed the rhythmicity of the cycle, while simultaneously locking the cell in a transcriptomic response to high intensity illumination. A comparison with another fast- growing isolate, UTEX 2973, showed convergent transcriptomic states despite different driving mutations. Our results indicate that the clock acts not only as a timekeeping device, but also as an adaptive mechanism to optimize growth across diverse ecological conditions.

Abstract The possible active entry of aminoglycosides in bacterial cells has been debated since the development of this antibiotic family. Here we report the identification of their active transport mechanism in Vibrio species. We combined genome-wide transcriptional analysis and fitness screens to identify alterations driven by treatment of V. cholerae with sub-minimum inhibitory concentrations (sub-MIC) of the aminoglycoside tobramycin. RNA-seq data showed downregulation of the small non-coding RNA ncRNA586 during such treatment, while Tn-seq revealed that inactivation of this sRNA was associated with improved fitness in the presence of tobramycin. This sRNA is located near sugar transport genes and previous work on a homologous region in Vibrio tasmaniensis suggested that this sRNA stabilizes gene transcripts for carbohydrate transport and utilization, as well as phage receptors. The role for ncRNA586 , hereafter named ctrR , in the transport of both carbohydrates and aminoglycosides, was further investigated. Flow cytometry on cells treated with a fluorescent aminoglycoside confirmed the role of ctrR and of carbohydrate transporters in differential aminoglycoside entry. Despite sequence diversity, ctrR showed functional conservation across the Vibrionales. This system in directly modulated by carbon sources, suggesting regulation by carbon catabolite repression, a widely conserved mechanism in Gram-negative bacteria, priming future research on aminoglycoside uptake by sugar transporters in other bacterial species.