Metabolic modeling of microbial communities in the chicken ceca reveals a landscape of competition and co-operation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Members of the Bacteroidales, particularly Bacteroides species, with their ability to degrade dietary fibers and liberate otherwise unavailable substrates, exert a substantial influence on the microbiome of the lower intestine. However, our understanding of how this influence translates to the metabolic interactions that support community structure remains limited. In this study, we apply constraint-based modeling to investigate metabolic interactions in chicken cecal communities categorized by the presence or absence of Bacteroides. RESULTS: From metagenomic datasets previously generated from 33 chicken ceca, we constructed 237 metagenome-assembled genomes. Metabolic modeling of communities built from these genomes generated profiles of short-chain fatty acids largely consistent with experimental assays and confirmed the role of B. fragilis as a metabolic hub, central to the production of metabolites consumed by other taxa. In its absence, communities undergo significant functional reconfiguration, with metabolic roles typically fulfilled by B. fragilis assumed by multiple taxa. Beyond B. fragilis, we found Escherichia coli and Lactobacillus crispatus also mediate influential metabolic roles, which vary in the presence or absence of B. fragilis. Notably, the microbiome's compensatory adaptations in the absence of B. fragilis produced metabolic alterations resembling those previously associated with inflammatory bowel disease in humans, including energy deficiency, increased lactate production, and altered amino acid metabolism. CONCLUSIONS: This work demonstrates the potential of using the chicken cecal microbiome as a model system for investigating the complex metabolic interactions and key contributions that drive community dynamics in the gut. Our model-based predictions offer insights into how keystone taxa like B. fragilis may shape the metabolic landscape and functional organization of microbial communities. The observed metabolic adaptations in the absence of B. fragilis share metabolic similarities with profiles seen in dysbiotic states in humans and underscore the translational relevance of these insights for understanding gut health across different host systems. Video Abstract.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 ».