通过动态协差映射量化微生物群体中的物种内部和物种间社区相互作用
Melis Gencel1,2, Gisela Marrero Cofino3, Cang Hui4,5
1Department of Biochemistry, Université de Montréal, 2900 Édouard-Montpetit, Montréal, Quebec, Canada.
动态共变映射 (DCM) 揭示了微生物相互作用和谱系多样性如何随着时间的推移塑造微生物组动态. 这种方法跟踪大肠杆菌在小鼠肠道中的殖民,揭示了不同的社区阶段和相互作用.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 系统生物学 系统生物学
- 生态生态学 生态生态学
背景情况:
- 微生物组的稳定性依赖于社区互动,通常简化为双对竞争.
- 现实世界的微生物群落涉及复杂的多种相互作用和不可培养的成员.
- 物种内部的多样性和重叠的生态进化时间表是关键的,但研究不足.
研究的目的:
- 开发和应用一个新的框架,即动态协差映射 (DCM),用于从时间序列数据中推断微生物组相互作用矩阵.
- 量化大肠杆菌在小鼠肠道殖民期间的物种间和物种内部相互作用.
- 阐明生态和进化过程在塑造微生物组结构中的动态相互作用.
主要方法:
- 动态协差映射 (DCM) 来从丰度时间序列推断相互作用矩阵.
- 高分辨率的染色体条形码来追踪微生物血统.
- 实验性操纵小鼠肠道微生物群 (无细菌,抗生素扰乱,先天性).
主要成果:
- 确定了大肠杆菌殖民的三个时间阶段:不稳定,部分重新殖民和近乎稳定状态的共存.
- 在大肠杆菌克隆和寄居微生物之间展示了血统特定的相互作用.
- 揭示了生态和进化动态共同塑造微生物组结构.
结论:
- DCM提供了一种可扩展的方法来剖析复杂的微生物社区相互作用.
- 种内多样性和动态相互作用对于微生物群的稳定性和功能至关重要.
- 该框架广泛适用于各种细菌生态系统.
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