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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
人類微生物組在人類健康中發揮關鍵作用，並與許多疾病相關。基於宏基因組的研究現在正在產生有關健康和疾病中微生物組組成的寶貴信息，證明非中性組裝過程和複雜的共現模式。然而，構成微生物組的潛在生態力量仍不清楚。具體而言，僅進行成分研究，沒有有關相互作用、潛在競爭或互養機制的信息，無法清楚地區分棲息地過濾和物種分類組裝過程。為了應對這項挑戰，我們引入了一個計算框架，將基於宏基因組的組成數據與物種相互作用的基因組規模代謝模型結合。我們使用電腦代謝網絡模型來預測 154 個微生物組物種之間的競爭和互補水平，並將預測的相互作用測量值與物種共現進行比較。將這種方法應用於描述腸道微生物組組成的兩個大型數據集，我們發現物種往往更頻繁地與與其強烈競爭的物種同時出現，這表明微生物組組裝由棲息地過濾主導。此外，物種的夥伴和排除者表現出不同的代謝交互作用水準。重要的是，我們表明這些趨勢不能僅用系統發育來解釋，並且在多個分類層級上都成立。有趣的是，控制宿主健康並不會改變觀察到的模式，這表明物種被過濾的軸並沒有完全由宏觀生態宿主狀態定義。這裡提出的方法為逆生態框架奠定了基礎，該框架可解決有關宿主相關群落組裝的關鍵問題，並為操縱微生物組的臨床工作提供資訊。