Eco-Evolutionary Drivers of Vibrio parahaemolyticus Sequence Type 3 Expansion: Retrospective Machine Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Environmentally sensitive pathogens exhibit ecological and evolutionary responses to climate change that result in the emergence and global expansion of well-adapted variants. It is imperative to understand the mechanisms that facilitate pathogen emergence and expansion, as well as the drivers behind the mechanisms, to understand and prepare for future pandemic expansions. OBJECTIVE: The unique, rapid, global expansion of a clonal complex of Vibrio parahaemolyticus (a marine bacterium causing gastroenteritis infections) named Vibrio parahaemolyticus sequence type 3 (VpST3) provides an opportunity to explore the eco-evolutionary drivers of pathogen expansion. METHODS: The global expansion of VpST3 was reconstructed using VpST3 genomes, which were then classified into metrics characterizing the stages of this expansion process, indicative of the stages of emergence and establishment. We used machine learning, specifically a random forest classifier, to test a range of ecological and evolutionary drivers for their potential in predicting VpST3 expansion dynamics. RESULTS: We identified a range of evolutionary features, including mutations in the core genome and accessory gene presence, associated with expansion dynamics. A range of random forest classifier approaches were tested to predict expansion classification metrics for each genome. The highest predictive accuracies (ranging from 0.722 to 0.967) were achieved for models using a combined eco-evolutionary approach. While population structure and the difference between introduced and established isolates could be predicted to a high accuracy, our model reported multiple false positives when predicting the success of an introduced isolate, suggesting potential limiting factors not represented in our eco-evolutionary features. Regional models produced for 2 countries reporting the most VpST3 genomes had varying success, reflecting the impacts of class imbalance. CONCLUSIONS: These novel insights into evolutionary features and ecological conditions related to the stages of VpST3 expansion showcase the potential of machine learning models using genomic data and will contribute to the future understanding of the eco-evolutionary pathways of climate-sensitive pathogens.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».