Community diversity is associated with intra-species genetic diversity and gene loss in the human gut microbiome
Notice bibliographique
Résumé
The human gut microbiome contains a diversity of microbial species that varies in composition over time and across individuals. These species (and strains within species) can migrate across hosts and evolve by mutation and recombination within hosts. How the ecological process of community assembly interacts with intra-species diversity and evolutionary change is a longstanding question. Two contrasting hypotheses have been proposed based on ecological observations and theory: Diversity Begets Diversity (DBD), in which taxa tend to become more diverse in already diverse communities, and Ecological Controls (EC), in which higher community diversity impedes diversification within taxa. Previously, using 16S rRNA gene amplicon data across a range of environments, we showed a generally positive relationship between taxa diversity and community diversity at higher taxonomic levels, consistent with the predictions of DBD (Madi et al., 2020). However, this positive 'diversity slope' reaches a plateau at high levels of community diversity. Here we show that this general pattern holds at much finer genetic resolution, by analyzing intra-species strain and nucleotide variation in static and temporally sampled shotgun-sequenced fecal metagenomes from cohorts of healthy human hosts. We find that both intra-species polymorphism and strain number are positively correlated with community Shannon diversity. This trend is consistent with DBD, although we cannot exclude abiotic drivers of diversity. Shannon diversity is also predictive of increases in polymorphism over time scales up to ~4-6 months, after which the diversity slope flattens and then becomes negative-consistent with DBD eventually giving way to EC. Also supporting a complex mixture of DBD and EC, the number of strains per focal species is positively associated with Shannon diversity but negatively associated with richness. Finally, we show that higher community diversity predicts gene loss in a focal species at a future time point. This observation is broadly consistent with the Black Queen Hypothesis, which posits that genes with functions provided by the community are less likely to be retained in a focal species' genome. Together, our results show that a mixture of DBD, EC, and Black Queen may operate simultaneously in the human gut microbiome, adding to a growing body of evidence that these eco-evolutionary processes are key drivers of biodiversity and ecosystem function.
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 | 0,002 |
| 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».