Integrating biogeochemistry with multiomic sequence information in a model oxygen minimum zone
Notice bibliographique
Résumé
Microorganisms are the most abundant lifeform on Earth, mediating global fluxes of matter and energy. Over the past decade, high-throughput molecular techniques generating multiomic sequence information (DNA, mRNA, and protein) have transformed our perception of this microcosmos, conceptually linking microorganisms at the individual, population, and community levels to a wide range of ecosystem functions and services. Here, we develop a biogeochemical model that describes metabolic coupling along the redox gradient in Saanich Inlet-a seasonally anoxic fjord with biogeochemistry analogous to oxygen minimum zones (OMZs). The model reproduces measured biogeochemical process rates as well as DNA, mRNA, and protein concentration profiles across the redox gradient. Simulations make predictions about the role of ubiquitous OMZ microorganisms in mediating carbon, nitrogen, and sulfur cycling. For example, nitrite "leakage" during incomplete sulfide-driven denitrification by SUP05 Gammaproteobacteria is predicted to support inorganic carbon fixation and intense nitrogen loss via anaerobic ammonium oxidation. This coupling creates a metabolic niche for nitrous oxide reduction that completes denitrification by currently unidentified community members. These results quantitatively improve previous conceptual models describing microbial metabolic networks in OMZs. Beyond OMZ-specific predictions, model results indicate that geochemical fluxes are robust indicators of microbial community structure and reciprocally, that gene abundances and geochemical conditions largely determine gene expression patterns. The integration of real observational data, including geochemical profiles and process rate measurements as well as metagenomic, metatranscriptomic and metaproteomic sequence data, into a biogeochemical model, as shown here, enables holistic insight into the microbial metabolic network driving nutrient and energy flow at ecosystem scales.
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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 | 0,001 | 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| 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 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 ».