Short-range interactions govern cellular dynamics in microbial multi-genotype systems
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Ecosystem processes result from interaction between organisms. When interactions are local, the spatial organization of organisms defines their network of interactions, and thus influences the system’s functioning. This can be especially relevant for microbial systems, which often consist of spatially structured communities of cells connected by a dense interaction network. Here we measured the spatial interaction network between cells in microbial systems and identify the factors that determine it. Combining quantitative single-cell analysis of synthetic bacterial communities with mathematical modeling, we find that cells only interact with other cells in their immediate neighbourhood. This short interaction range impacts the functioning of the whole system by reducing its ability to perform metabolic processes collectively. Our experiments and models demonstrate that the spatial scale of cell-to-cell interaction plays a fundamental role in understanding and controlling natural communities, and in engineering microbial systems for specific purposes. Significance Statement Communities of interacting microbes perform fundamental processes on earth. We do not understand well how these processes emerge from the interactions between individual microbial cells. Our work investigates how strongly individual cells interact and how the strength of the interaction depends on the distance between cells. The discovery that individual cells ‘live in a small world’, i.e. they only interact with a small number of cells around them, changes our understanding of how cells in natural microbial communities are metabolically coupled and how their spatial arrangement determines emergent properties at the community level. Our quantitative single-cell approach allows to address central questions on systems composed of interacting genotypes and to increase our understanding and ability to control microbial communities.
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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 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».