Single-colony sequencing reveals phylosymbiosis, co-phylogeny, and horizontal gene transfer between the cyanobacterium <i>Microcystis</i> and its microbiome
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Cyanobacteria from the genus Microcystis can form large mucilaginous colonies with attached heterotrophic bacteria – their microbiome. However, the nature of the relationship between Microcystis and its microbiome remains unclear. Is it a long-term, evolutionarily stable association? Which partners benefit? Here we report the genomic diversity of 109 individual Microcystis colonies – including cyanobacteria and associated bacterial genomes – isolated in situ and without culture from Lake Champlain, Canada and Pampulha Reservoir, Brazil. We found 14 distinct Microcystis genotypes from Canada, of which only two have been previously reported, and four genotypes specific to Brazil. Microcystis genetic diversity was much greater between than within colonies, consistent with colony growth by clonal expansion rather than aggregation of Microcystis cells. We also identified 72 bacterial species in the microbiome. Each Microcystis genotype had a distinct microbiome composition, and more closely-related genotypes had more similar microbiomes. This pattern of phylosymbiosis could be explained by co-phylogeny in two out of the nine most prevalent associated bacterial genera, Roseomonas and Rhodobacter , suggesting long-term evolutionary associations. Roseomonas and Rhodobacter genomes encode functions which could complement the metabolic repertoire of Microcystis , such as cobalamin and carotenoid biosynthesis, and nitrogen fixation. In contrast, other colony-associated bacteria showed weaker signals of co-phylogeny, but stronger evidence of horizontal gene transfer with Microcystis . These observations suggest that acquired genes are more likely to be retained in both partners ( Microcystis and members of its microbiome) when they are loosely associated, whereas one gene copy is sufficient when the association is physically tight and evolutionarily long-lasting.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».