Mechanics limits ecological diversity and promotes heterogeneity in confined bacterial communities
Notice bibliographique
Résumé
Multispecies bacterial populations often inhabit confined and densely packed environments where spatial competition determines the ecological diversity of the community. However, the role of mechanical interactions in shaping the ecology is still poorly understood. Here, we study a model system consisting of two populations of nonmotile Escherichia coli bacteria competing within open, monolayer microchannels. The competitive dynamics is observed to be biphasic: After seeding, either one strain rapidly fixates or both strains orient into spatially stratified, stable communities. We find that mechanical interactions with other cells and local spatial constraints influence the resulting community ecology in unexpected ways, severely limiting the overall diversity of the communities while simultaneously allowing for the establishment of stable, heterogeneous populations of bacteria displaying disparate growth rates. Surprisingly, the populations have a high probability of coexisting even when one strain has a significant growth advantage. A more coccus morphology is shown to provide a selective advantage, but agent-based simulations indicate this is due to hydrodynamic and adhesion effects within the microchannel and not from breaking of the nematic ordering. Our observations are qualitatively reproduced by a simple Pólya urn model, which suggests the generality of our findings for confined population dynamics and highlights the importance of early colonization conditions on the resulting diversity and ecology of bacterial communities. These results provide fundamental insights into the determinants of community diversity in dense confined ecosystems where spatial exclusion is central to competition as in organized biofilms or intestinal crypts.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».