Syntrophic exchange in synthetic microbial communities
Notice bibliographique
Résumé
Metabolic crossfeeding is an important process that can broadly shape microbial communities. However, little is known about specific crossfeeding principles that drive the formation and maintenance of individuals within a mixed population. Here, we devised a series of synthetic syntrophic communities to probe the complex interactions underlying metabolic exchange of amino acids. We experimentally analyzed multimember, multidimensional communities of Escherichia coli of increasing sophistication to assess the outcomes of synergistic crossfeeding. We find that biosynthetically costly amino acids including methionine, lysine, isoleucine, arginine, and aromatics, tend to promote stronger cooperative interactions than amino acids that are cheaper to produce. Furthermore, cells that share common intermediates along branching pathways yielded more synergistic growth, but exhibited many instances of both positive and negative epistasis when these interactions scaled to higher dimensions. In more complex communities, we find certain members exhibiting keystone species-like behavior that drastically impact the community dynamics. Based on comparative genomic analysis of >6,000 sequenced bacteria from diverse environments, we present evidence suggesting that amino acid biosynthesis has been broadly optimized to reduce individual metabolic burden in favor of enhanced crossfeeding to support synergistic growth across the biosphere. These results improve our basic understanding of microbial syntrophy while also highlighting the utility and limitations of current modeling approaches to describe the dynamic complexities underlying microbial ecosystems. This work sets the foundation for future endeavors to resolve key questions in microbial ecology and evolution, and presents a platform to develop better and more robust engineered synthetic communities for industrial biotechnology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».