Untargeted Fecal Metabolomic Analyses across an Industrialization Gradient Reveal Shared Metabolites and Impact of Industrialization on Fecal Microbiome-Metabolome Interactions
Notice bibliographique
Résumé
The metabolome is a central determinant of human phenotypes and includes the plethora of small molecules produced by host and microbiome or taken up from exogenous sources. However, studies of the metabolome have so far focused predominantly on urban, industrialized populations. Through an untargeted metabolomic analysis of 90 fecal samples from human individuals from Africa and the Americas-the birthplace and the last continental expansion of our species, respectively-we characterized a shared human fecal metabolome. The majority of detected metabolite features were ubiquitous across populations, despite any geographic, dietary, or behavioral differences. Such shared metabolite features included hyocholic acid and cholesterol. However, any characterization of the shared human fecal metabolome is insufficient without exploring the influence of industrialization. Here, we show chemical differences along an industrialization gradient, where the degree of industrialization correlates with metabolomic changes. We identified differential metabolite features such as amino acid-conjugated bile acids and urobilin as major metabolic correlates of these behavioral shifts. Additionally, coanalyses with over 5,000 publicly available human fecal samples and cooccurrence probability analyses with the gut microbiome highlight connections between the human fecal metabolome and gut microbiome. Our results indicate that industrialization significantly influences the human fecal metabolome, but diverse human lifestyles and behavior still maintain a shared human fecal metabolome. This study represents the first characterization of the shared human fecal metabolome through untargeted analyses of populations along an industrialization gradient. IMPORTANCE As the world becomes increasingly industrialized, understanding the biological consequences of these lifestyle shifts and what it means for past, present, and future human health is critical. Indeed, industrialization is associated with rises in allergic and autoimmune health conditions and reduced microbial diversity. Exploring these health effects on a chemical level requires consideration of human lifestyle diversity, but understanding the significance of any differences also requires knowledge of what molecular components are shared between human groups. Our study reveals the key chemistry of the human gut as defined by varied industrialization-based differences and ubiquitous shared features. Ultimately, these novel findings extend our knowledge of human molecular biology, especially as it is influenced by lifestyle and behavior, and provide steps toward understanding how human biology has changed over our species' history.
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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 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».