In vitro evolution experiments on haploid, diploid, and tetraploid yeast strains show that adaptation is faster in tetraploids, providing direct quantitative evidence that in some environments polyploidy can accelerate evolutionary adaptation. Polyploidization — where the chromosome number is more than double the normal or haploid number — is common in fungi, plants and animals, but its influence on evolution is unclear. This study describes bench-top evolution experiments on haploid, diploid and tetraploid asexual yeast strains showing that polyploidy can accelerate adaptation to growth on a poor carbon source, with tetraploids adapting the fastest. This go-faster evolution is driven by the acquisition of more and more beneficial mutations. Polyploidy can be unstable however, but aneuploidy, concerted chromosome loss and point mutations all provide substantial gains in fitness in this context. Polyploidy is observed across the tree of life, yet its influence on evolution remains incompletely understood1,2,3,4. Polyploidy, usually whole-genome duplication, is proposed to alter the rate of evolutionary adaptation. This could occur through complex effects on the frequency or fitness of beneficial mutations2,5,6,7. For example, in diverse cell types and organisms, immediately after a whole-genome duplication, newly formed polyploids missegregate chromosomes and undergo genetic instability8,9,10,11,12,13. The instability following whole-genome duplications is thought to provide adaptive mutations in microorganisms13,14 and can promote tumorigenesis in mammalian cells11,15. Polyploidy may also affect adaptation independently of beneficial mutations through ploidy-specific changes in cell physiology16. Here we perform in vitro evolution experiments to test directly whether polyploidy can accelerate evolutionary adaptation. Compared with haploids and diploids, tetraploids undergo significantly faster adaptation. Mathematical modelling suggests that rapid adaptation of tetraploids is driven by higher rates of beneficial mutations with stronger fitness effects, which is supported by whole-genome sequencing and phenotypic analyses of evolved clones. Chromosome aneuploidy, concerted chromosome loss, and point mutations all provide large fitness gains. We identify several mutations whose beneficial effects are manifest specifically in the tetraploid strains. Together, these results provide direct quantitative evidence that in some environments polyploidy can accelerate evolutionary adaptation.

DFNA25 is an autosomal-dominant and progressive form of human deafness caused by mutations in the SLC17A8 gene, which encodes the vesicular glutamate transporter type 3 (VGLUT3). To resolve the mechanisms underlying DFNA25, we studied the phenotype of the mouse harboring the p.A221V mutation in human (corresponding to p.A224V in mouse). Using auditory brainstem response and distortion products of otoacoustic emissions, we showed that VGLUT3 A224V/A224V mouse replicates the DFNA25 progressive hearing loss with intact cochlear amplification. Scanning electron microscopy examinations demonstrated fused stereocilia bundle of the inner hair cells (IHCs) as the primary cause for DFNA25. In addition, the IHC ribbon synapses undergo structural and functional modifications at later stages. Using super-resolution microscopy, we observed oversized synaptic ribbons associated with an increase in the rate of the sustained releasable pool of exocytosis. These results indicate that the primary defect in DFNA25 stems from a failure in the mechano-transduction followed by a change in synaptic transfer. The VGLUT3 A224V/A224V mouse model opens the way to a deeper understanding and to a potential treatment of DFNA25.