Vinculación de interacciones microbianas complejas y disbiosis a través de un modelo desordenado de Lotka-Volterra

Área de la Ciencia:

• Ecología microbiana
• Física estadística
• Biología de sistemas

Sus antecedentes:

• Los avances en metagenómica han impulsado el estudio de las comunidades microbianas.
• La composición del microbioma es vital para las funciones ecológicas y la salud del huésped.
• Comprender la estructura de la comunidad, las interacciones y la estabilidad es clave.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco teórico que vincule los datos metagenómicos con la modelización de ecosistemas.
• Definir y comparar estados macroecológicos utilizando diversidad, interacciones y estabilidad.
• Aplicar la teoría de sistemas desordenados a la caracterización del microbioma.

Principales métodos:

• Se acoplaron herramientas de física estadística para sistemas desordenados con datos metagenómicos.
• Se empleó el modelo generalizado de Lotka-Volterra con interacciones aleatorias.
• Se analizaron redes de interacción de especies y distribuciones de abundancia.

Principales resultados:

• Se identificaron patrones distintos para microbiomas sanos y enfermos.
• Los microbiomas sanos muestran estructuras similares, interacciones fuertes y fluctuaciones neutrales.
• Los microbiomas enfermos exhiben mayor variabilidad, factores deterministas y menor estabilidad.

Conclusiones:

• La teoría de sistemas desordenados ofrece un enfoque novedoso para caracterizar microbiomas.
• Las interacciones ecológicas desempeñan un papel fundamental en la estabilidad y función del microbioma.
• El marco distingue los estados sanos de los enfermos basándose en la dinámica de la comunidad.