Bacterial growth temperature as a horizontally acquired polygenic trait
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Evolutionary events leading to organismal preference for a specific growth temperature, as well as genes whose products are needed for a proper function at that temperature, are poorly understood. Using 64 bacteria from phylum Thermotogota as a model system, we examined how optimal growth temperature changed throughout Thermotogota history. We inferred that Thermotogota ’s last common ancestor was a thermophile and that some Thermotogota evolved the mesophilic and hyperthermophilic lifestyles secondarily. By modeling gain and loss of genes throughout Thermotogota history and by reconstructing their phylogenies, we demonstrated that adaptations to lower and higher growth temperature require both the acquisition of necessary genes and loss of unnecessary genes. Via a pangenome-wide association study, we correlated presence/absence of 68 gene families with specific optimal growth temperature intervals. While some of these genes are poorly characterized, most are involved in metabolism of amino acids, nucleotides, carbohydrates, and lipids, as well as in signal transduction and regulation of transcription. Most of the 68 genes have a history of horizontal gene transfer to/from other bacteria and archaea, suggesting that parallel acquisitions of genes likely promote independent adaptations of different Thermotogota species to specific growth temperatures. Significance While the currently known range of life-permitting temperatures spans from −15°C to +122°C, most living organisms, including microbes, can grow only in a narrow temperature interval around their optimal growth temperature. The genetic and genomic determinants of such preference remain poorly understood. Using genomes from Thermotogota , a group of bacteria that collectively can grow between 20° and 90°C, we detected 68 genes, presence of which strongly correlates with growth at specific optimal growth temperature. Our findings dramatically expand a list of genes that are likely important for both lowering and increasing preferred growth temperature of a microorganism. We also demonstrated that these genes were usually horizontally acquired from other bacteria and archaea that likely share environment with Thermotogota , highlighting the importance of gene exchange in microbial adaptation.
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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) | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».