Mobile Gene Sequence Evolution within Individual Human Gut Microbiomes Is Better Explained by Gene-Specific Than Host-Specific Selective Pressures
Notice bibliographique
Résumé
Pangenomes-the cumulative set of genes encoded by a population or species-arise from the interplay of horizontal gene transfer, drift, and selection. The balance of these forces in shaping pangenomes has been debated, and studies to date focused on ancient evolutionary time scales have suggested that pangenomes generally confer niche adaptation to their bacterial hosts. To shed light on pangenome evolution on shorter evolutionary time scales, we inferred the selective pressures acting on mobile genes within individual human microbiomes from 176 Fiji islanders. We mapped metagenomic sequence reads to a set of known mobile genes to identify single nucleotide variants (SNVs) and calculated population genetic metrics to infer deviations from a neutral evolutionary model. We found that mobile gene sequence evolution varied more by gene family than by human social attributes, such as household or village. Patterns of mobile gene sequence evolution could be qualitatively recapitulated with a simple evolutionary simulation without the need to invoke the adaptive value of mobile genes to either bacterial or human hosts. These results stand in contrast with the apparent adaptive value of pangenomes over longer evolutionary time scales. In general, the most highly mobile genes (i.e., those present in more distinct bacterial host genomes) tend to have higher metagenomic read coverage and an excess of low-frequency SNVs, consistent with their rapid spread across multiple bacterial species in the gut. However, a subset of mobile genes-including those involved in defense mechanisms and secondary metabolism-showed a contrasting signature of intermediate-frequency SNVs, indicating species-specific selective pressures or negative frequency-dependent selection on these genes. Together, our evolutionary models and population genetic data show that gene-specific selective pressures predominate over human or bacterial host-specific pressures during the relatively short time scales of a human lifetime.
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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 | 0,002 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».