Single-strain behavior predicts responses to environmental pH and osmolality in the gut microbiota
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Changes to gut environmental factors such as pH and osmolality due to disease or drugs correlate with major shifts in microbiome composition; however, we currently cannot predict which species can tolerate such changes or how the community will be affected. Here, we assessed the growth of 92 representative human gut bacterial strains spanning 28 families across multiple pH values and osmolalities in vitro . The ability to grow in extreme pH or osmolality conditions correlated with the availability of known stress response genes in many cases, but not all, indicating that novel pathways may participate in protecting against acid or osmotic stresses. Machine learning analysis uncovered genes or subsystems that are predictive of differential tolerance in either acid or osmotic stress. For osmotic stress, we corroborated the increased abundance of these genes in vivo during osmotic perturbation. The growth of specific taxa in limiting conditions in isolation in vitro correlated with survival in complex communities in vitro and in an in vivo mouse model of diet-induced intestinal acidification. Our data show that in vitro stress tolerance results are generalizable and that physical parameters may supersede interspecies interactions in determining the relative abundance of community members. Importantly, we provide an extensive resource for predicting shifts in microbial composition and gene abundance in complex perturbations. Furthermore, this work highlights the physical environment as a major driver of bacterial composition and the importance of performing physical measurements in animal and clinical studies to elucidate the drivers of shifts in microbiota abundance. Significance Statement Changes in pH and particle concentration (osmolality) commonly result from gut disease or the ingestion of common drugs, causing changes in bacterial growth and microbiota composition within the intestine. Thus far, the effects of physical parameters on the growth of intestinal bacterial taxa have not been well documented in the context of predicting microbiota community composition. To address this gap, we examined the growth of 92 bacterial species under varying pH and osmolality conditions. We found that physical parameters are key predictors of bacterial abundance in individual-strain cultures and in complex bacterial communities. Moreover, our results identified specific genes and pathways that are predictive of growth in specific environments. Together, these findings can aid in determining the effectiveness of microbiota therapies in gut environments subjected to various perturbations.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 ».