Functional Biogeography of Ocean Microbes Revealed through Non-Negative Matrix Factorization
Notice bibliographique
Résumé
The direct "metagenomic" sequencing of genomic material from complex assemblages of bacteria, archaea, viruses and microeukaryotes has yielded new insights into the structure of microbial communities. For example, analysis of metagenomic data has revealed the existence of previously unknown microbial taxa whose spatial distributions are limited by environmental conditions, ecological competition, and dispersal mechanisms. However, differences in genotypes that might lead biologists to designate two microbes as taxonomically distinct need not necessarily imply differences in ecological function. Hence, there is a growing need for large-scale analysis of the distribution of microbial function across habitats. Here, we present a framework for investigating the biogeography of microbial function by analyzing the distribution of protein families inferred from environmental sequence data across a global collection of sites. We map over 6,000,000 protein sequences from unassembled reads from the Global Ocean Survey dataset to [Formula: see text] protein families, generating a protein family relative abundance matrix that describes the distribution of each protein family across sites. We then use non-negative matrix factorization (NMF) to approximate these protein family profiles as linear combinations of a small number of ecological components. Each component has a characteristic functional profile and site profile. Our approach identifies common functional signatures within several of the components. We use our method as a filter to estimate functional distance between sites, and find that an NMF-filtered measure of functional distance is more strongly correlated with environmental distance than a comparable PCA-filtered measure. We also find that functional distance is more strongly correlated with environmental distance than with geographic distance, in agreement with prior studies. We identify similar protein functions in several components and suggest that functional co-occurrence across metagenomic samples could lead to future methods for de-novo functional prediction. We conclude by discussing how NMF, and other dimension reduction methods, can help enable a macroscopic functional description of marine ecosystems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 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 tête enseignante, 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 ».