Global dynamics of microbial communities emerge from local interaction rules
Notice bibliographique
Résumé
Most microbes live in spatially structured communities (e.g., biofilms) in which they interact with their neighbors through the local exchange of diffusible molecules. To understand the functioning of these communities, it is essential to uncover how these local interactions shape community-level properties, such as the community composition, spatial arrangement, and growth rate. Here, we present a mathematical framework to derive community-level properties from the molecular mechanisms underlying the cell-cell interactions for systems consisting of two cell types. Our framework consists of two parts: a biophysical model to derive the local interaction rules (i.e. interaction range and strength) from the molecular parameters underlying the cell-cell interactions and a graph based model to derive the equilibrium properties of the community (i.e. composition, spatial arrangement, and growth rate) from these local interaction rules. Our framework shows that key molecular parameters underlying the cell-cell interactions (e.g., the uptake and leakage rates of molecules) determine community-level properties. We apply our model to mutualistic cross-feeding communities and show that spatial structure can be detrimental for these communities. Moreover, our model can qualitatively recapitulate the properties of an experimental microbial community. Our framework can be extended to a variety of systems of two interacting cell types, within and beyond the microbial world, and contributes to our understanding of how community-level properties emerge from microscopic interactions between cells.
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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 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».