BEEM-Static: Accurate inference of ecological interactions from cross-sectional microbiome data
Notice bibliographique
Résumé
The structure and function of diverse microbial communities is underpinned by ecological interactions that remain uncharacterized. With rapid adoption of next-generation sequencing for studying microbiomes, data-driven inference of microbial interactions based on abundance correlations is widely used, but with the drawback that ecological interpretations may not be possible. Leveraging cross-sectional microbiome datasets for unravelling ecological structure in a scalable manner thus remains an open problem. We present an expectation-maximization algorithm (BEEM-Static) that can be applied to cross-sectional datasets to infer interaction networks based on an ecological model (generalized Lotka-Volterra). The method exhibits robustness to violations in model assumptions by using statistical filters to identify and remove corresponding samples. Benchmarking against 10 state-of-the-art correlation based methods showed that BEEM-Static can infer presence and directionality of ecological interactions even with relative abundance data (AUC-ROC>0.85), a task that other methods struggle with (AUC-ROC<0.63). In addition, BEEM-Static can tolerate a high fraction of samples (up to 40%) being not at steady state or coming from an alternate model. Applying BEEM-Static to a large public dataset of human gut microbiomes (n = 4,617) identified multiple stable equilibria that better reflect ecological enterotypes with distinct carrying capacities and interactions for key species. Conclusion BEEM-Static provides new opportunities for mining ecologically interpretable interactions and systems insights from the growing corpus of microbiome data.
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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) | 0,001 | 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 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 ».