科研 | Nature子刊：整合时间序列元组学数据揭示微生物生态系统如何应对干扰
编译：小友，编辑：Emma、江舜尧。
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在本篇文章中，我们研究了来自生物废水处理厂的油菜微生物种群中广泛的表型可塑性和生态位互补性，对原位样品进行元组学分析（元基因组学、元转录组学、元蛋白组学和代谢组学），历时14个月，每周一次。基于1364个新生元基因组组装的基因组，我们发现了四个不同的基本生态位类型，并在整个时间序列中，观察到群落结构的重大、短暂的变化，与底物可用性的变化相吻合。功能性全息数据揭示了群落成员之间在基因表达和基质使用方面的广泛差异，而异位生物反应器实验证实，反应发生在脉冲干扰的5小时内，表明特定种群的快速适应。我们的研究结果表明，群落的抵抗力和恢复力是表型可塑性和生态位互补的机能，并为未来的生态工程工作奠定了基础。
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实验设计
图1 研究设计概述
样本来自于某市生物废水处理厂缺氧池的原位采样，产生了元基因组（MG）、元转录组（MT）、元蛋白组（MP）和元代谢组（MM）数据。理化数据也被收集。另外，使用来自同一系统的生物质并在不同的有氧条件下加入油酸来评估异位脉冲的短期响应，从而生成MG和MT数据用于异位实验。时间序列元组学数据进行整合，以定义所有时间点上的元组组装基因组（MAGs），选择跨时间的代表性MAGs（rMAGs）进行进一步分析。rMAGs的功能潜力可用来推断基本生态位，丰度和活性数据是从功能组学中得出的，并且可以推断每个群落的底物使用情况，基因表达的变异性用于评估个体群体的表型可塑性。
实验结果
1. 时间解析的元组学数据集
为了确定脂质积累种群的生态位空间以及微生物群落的抵抗力和复原力，我们在14个月的时间内（从2011-03-21到2012-05-03）每周对一个城市BWWTP进行采样，此外，还包括时间序列之外的两个初步时间点。样品被分成细胞内和细胞外馏分，随后进行生物分子提取和高通量测量（图1），MG，MT和MP数据是在细胞内组分上获得的，MM数据是在细胞内和细胞外组分上产生的。
经过质量过滤后，MG和MT读数的每样本平均值分别为5.3×107（±7.7×106s.d.）和3.3×107（±1.2×107s.d。）（补充数据1）。我们进行了特定样品的基因组组装（每个样品平均4.1×105个重叠群），然后进行装箱，总共获得了1364个通过质量过滤标准的MAG。为了追踪随时间变化的个体微生物种群的丰度、基因表达和活性，我们对样本中的MAGs进行了去复制，产生了220个具有代表性的MAGs（rMAGs），并从中进一步选择了完整性最高的样本，得到78个RMag（平均完整性76.2%，平均污染2.2%）（补充数据2）。这些基因组代表了整个时间序列的主要种群，每个时间点MG总读数和MT总读数的平均映射百分比分别为26％±3％（s.d.）和27％±3％（s.d.），并由先前基于16S rRNA扩增子测序的研究证实。对于MP测量，我们在每个样品中获得了平均1.5×105±8.2×103（s.d.）MS2光谱和7.6×106 MS2光谱的总数；在7.8×105个识别的肽段中，有3.3×105（43%）可以与78个rMAGS的2.1×105个预测编码序列相匹配。每个时间点，平均1.5×104±4.5×103(s.d.)谱匹配，即平均94%的rMAG相关匹配可以分配到具有预测功能的基因，即分配给KEGG直系同源物组（KOs）。为了研究整个群落的资源空间和代谢物周转率，我们使用气相色谱（GC）结合质谱（MS）的非靶向方法测量了代谢物水平（补充数据3），总计，鉴定出的代谢物中有89％（65个中的58个）可以与rMAGs编码的酶连接。我们通过计算两个馏分中检测到的42种代谢物的细胞内代谢物与细胞外代谢物的比率来估算资源吸收（补充数据3），此外，在采样过程中测量了6个非生物参数，并连续记录了34个参数，作为BWWTP在线监测的一部分（补充数据4）。
我们还为异位实验生成了MG和MT数据，这些模拟了BWWTP内的波动条件，即在变化的溶解氧条件下对油酸流入的脉冲干扰的短期反应。我们对油酸添加后0、5和8小时获得的DNA和RNA组分进行了测序，平均每个样品产生1.02×108MG和9.33×107MT读数。与原位时间序列相比，增加的测序深度对于获得油酸短期反应的详细视图非常重要，测序读数与所选rMAGs集的映射百分比与原位时间序列相当（平均：21%±s.d.：MG读数和MT读数均为1%）。
总的来说，我们的元组学数据集全面描述了BWWTPs中脂质积累过程的基础混合微生物群落，特别是它们的功能潜力、组成、活性以及底物可用性和同化。
2. 不同的生态位类型
为了解决相关细菌种群的基本生态位通过他们的功能基因组的潜力，我们分配KO的rMAGs的预测编码序列。我们假设，单个种群将形成基于其功能潜力相似性/差异性的集群，通过推算KO存在的成对Jaccard距离，发现了四个不同的rMAGs簇（图2a和补充图1）。这些功能簇（FunCs）代表了rMAGs整体代谢能力的差异，并反映了它们的基本特征:FunC-1由放线菌组成，而FunC-2主要由拟杆菌门的成员组成，主要是鞘菌类(图2a),FunC-3包含β-变形菌和γ变形菌，而FunC-4看起来更加多样化，包含螺旋体作为亚簇、变形菌和分类学未分类的rMAG。我们发现基于mash的基因组距离与FunC分配密切相关（PROCRUSTES平方和：0.399，相关系数0.775，PROTEST p值0.001，补充图2a），表明系统发育是FunC分配的重要决定因素。然而，一些远距离连接的亚群是由其共同的功能互补来定义的，即在相应的系统发育树中分配到不同的FunC（补充图2b）。这表明，基于KO概况相似性的分析除了提供基于系统发育的方法外，还提供了重要的信息。
所有的FunCs之间共有1857个KOs，我们发现FunCs 1、3和4包含的非冗余KOs数量相当，分别为4276、4177和4129个KOs（图2b）。FunC-2表现出减少的KO数量（3550），然而它也代表了分类学上最不多样化的FunC，因为它几乎完全由束缚杆菌属（Haliscomenobacter）和鞘氨醇杆菌（Chitinophaga）组成（补充数据2）。我们测试了各个FunCs中显著的分子功能，发现其中FunC-1的脂质代谢、FunC-2的氨基酸和核苷酸糖代谢、FunC-3的生物膜和分泌系统等相关功能被富集（图2c和补充数据5；单侧Fisher精确检验，调整后p值<0.05）。
虽然聚脂生物具有回收高价值分子的巨大潜力，但对这些生物体与整个群落之间的相互作用在原位研究中还是很匮乏。我们发现，参与脂质存储的二酰基甘油O-酰基转移酶（DGAT/WS）在FunC-1的24个rMAG中有23个被编码，这表明TAG在该簇中积累的重要性。大多数FunC-3成员还编码DGAT/WS（19个中的14个），此外，PHA合酶在该簇中富集（19个中的15个）。所有rMAGs均编码脂肪酶，参与脂肪酸合成或β-氧化的功能，但是，在FunC-1和FunC-3中，几种酰基CoA和酰基ACP脱氢酶的含量过高，此外，参与脂肪酸降解和生物合成的乙酰辅酶A乙酰转移酶在所有FunC中普遍存在。参与脂质积累的基因在FunC-1和FunC-3中的富集与以前的代谢特征一致，其中FunC-1主要由放线菌组成。FunC-3包含β-变形菌和γ变形菌，已被标记为TAG，WE和/或PHA累加器，例如陶厄氏菌属，Albidiferax属或不动杆菌属，此外，我们观察到了这些FunC之间在利用乙酰辅酶A方面的差异。具体来说，FunC-1成员显示出与乙基丙二酰-CoA途径相关的功能丰富（巴豆酰-CoA还原酶和烯酰ACP还原酶），而FunC-3成员编码参与乙醛酸循环的关键酶（苹果酸合酶和异柠檬酸裂合酶）。
我们还进一步确定了四个FunC与其他大分子（包括CAZyme和蛋白酶）的分解，氮循环，应激反应和运动性相关的特定功能富集（补充数据5），区分功能指向不同FunC之间的相互依赖性，例如在反硝化方面（图2c）。我们发现分类学上一致的类群同时具有特定的保守功能，例如放线菌属WhiB转录调节因子的FunC-1富集。总体而言，我们在泡沫污泥微生物群中观察到一类广泛分布的核心功能，并确定了以脂质代谢，氨基糖和核苷酸糖代谢以及生物膜和分泌系统的独特功能潜力为特征的种群。
图2 基础生态位类型
a 每个rMAG的功能库（存在KEGG直系同源基团[KO]）的Jaccard距离的多维标度（MDS）。椭圆包含95％（内部）或99％（外部）的群集分配数据点，从而导致四个不同的功能群集（FunC）。颜色表示rMAG的类别级别分类。b FunCs之间共享和独特的KO分配的数量。彩色条形图显示了单个FunCs内非冗余KO分配的总数。不同集的FunCs和它们的独特的KO之间的重叠由中央的黑条表示，下面的点定义的成员各自的集合。c 四个FunC中存在关键功能。代谢转化旁边的条形图显示了针对平均rMAG完整性进行调整的相应反应或途径的编码特征酶的rMAG的比例。rMAG中普遍存在的通路以灰色显示。red.还原酶，GLN syn.谷氨酰胺合成酶，GLU dhg.谷氨酸脱氢酶，glyox.cyc.乙醛酸循环，乙基m.-CoA乙基丙二酰-CoA途径，PHA depolym. PHA解聚酶。
3. 群落动态和稳定
为了了解种群动态是否与底物可用性和其他非生物因素相关，我们使用MG的覆盖深度来推断整个时间序列中rMAG种群的丰度，还计算了rMAGs丰度分布之间的距离（基于它们的成对相关性），发现rMAGs的动力学可以部分由FunC分配解释（PERMANOVA R2 = 0.12，Pr> F = 0.002；色散无显着差异；补充图3），从而将FunC成员与时间丰度转移相关联。最丰富的类群（补充数据2）包括假丝酵母（Candidatus Microthrix）（在整个时间序列中相对丰度为26.0％；在其余文本中称为Microthrix），不动杆菌（8.1％），杆状杆菌（8.0％），孢子囊内（7.2％），钩端螺旋体（6.3％），Albidiferax（5.7％）和脱氯单胞菌（2.4％）（图3a）。根据MiDAS现场指南中的活性污泥微生物数据库，其中一些回收的rMAGs属于丝状类群，例如高度丰富的Microthrix和Haliscomenobacter杆菌，以及不那么丰富的厌氧杆菌（1.1％）和戈登氏菌（0.2％）。
污水处理厂运行期间的变化主要是由于进水废水成分和气候条件的变化。我们观察到随着季节的变化，群落结构逐渐变化（图3a）：2011年10月（时间序列的第7个月），群落组成开始发生变化，2011年11月下旬的组成发生了明显变化；这种变化的特征是钩端螺旋体（在2011-11-23达到峰值）和不动杆菌的相对丰度峰值（在2011-11-29达到峰值）（图3a），并与底物发生明显变化（图4和补充图4）；底物主要包括非极性代谢物，包括长链脂肪酸（LCFA）和甘油酯，以及极性代谢物甘露糖，葡萄糖，二糖，乙醇胺和腐胺。我们发现，基于MG丰度的样本间距离可以部分由非生物因素的子集来解释（图3c）:夏季样品的特征是温度较高，磷酸盐水平较高，且细胞内油酸与细胞外油酸的比例较高;较高的细胞外甘露糖水平和电导率略有增加标志着秋季转变的开始;在11月期间，LCFA的细胞内和细胞外水平增加，表明LCFA的可用性或周转率更高，但未必等同转化为中性储脂。在随后的冬季时间点，底物水平恢复正常，群落转变回干扰前状态。
估计每天的原位生长速率为0.12-0.3个生长周期，大约在十代内就重新确立了Microthrix的优势。与不包括各个时间点时的稳定性（平均种群稳定性：2.39±1.28s.d.；2011-11-2至2011-11-29；补充数据2）相比，单个rMAG的稳定性受到11月转变的严重影响（平均种群稳定性：1.43±0.69±s.d.）。观察到的种群动态表明，群落组成是有恢复力的，即在可用底物发生明显变化后恢复，并且抵抗力随时间的小规模环境波动。
虽然MG深度被用作群体数量的替代指标，但MT深度却可以分析群落内和单个种群的转录活性（图3b）。基于平均MT深度和相对MT深度样本间距离的比较结果与MG结果相似（图3c），尽管样本间距离增加（图3d）表明变异性更高。相对MP计数的比较显示，总体趋势具有可比性的种群之间分布更均匀（补充图5），2011年4月和2012年4月收集的样本似乎代表了季节之间的过渡状态，此外，2011年和2012年的一组冬末和初春样本在表达水平上的相似性高于在丰度水平上的相似性。有趣的是，诸如Microthrix或Chitinophaga之类的单个属的高丰度并不一定反映在它们的平均表达水平上（图3b和补充图5）：分配给钩端螺旋体，螺旋杆菌，厌氧杆菌和不动杆菌的群体显示出较高的总体平均表达水平。不动杆菌rMAGs的相对MT深度增加（图3b;2011-04-14、2011-05-08和2012-04-25）表明这些时间点附近的活性增加，但这并没有导致群落结构的变化，值得注意的是，不动杆菌的较高表达水平是通过增加杆状杆菌（2011-04-14至2011-05-20）或厌氧杆菌（2011-05-08至2011-09-19）的表达水平来实现的，平均而言，基于MT的稳定性值比基于MG的稳定性值受群落转移的影响较小（补充表2）。我们还观察到了代谢途径活性对环境条件的适应性（图5），从戊糖到EMP途径的中间体在MT和MP丰度之间表现出最高的相关性，其次是氢代谢和脂肪酸氧化，在11月的转变期间，一些途径表现出特征性的下降，例如氢代谢，碳氢化合物降解和TCA循环，而脂肪酸氧化则表现出明显的峰值，这就凸显了从一般、脂质积累种群的主导地位向脂质分解群体的过渡。
四个FunC中的每一个都包含编码相似KO并因此具有代谢能力的多种生物，我们研究了个体种群如何适应其环境，将群落结构和个体种群表达水平的变化与环境参数的影响联系起来。尽管rMAG丰度模式可以与FunC分配相关联（补充图3），但是当将rMAG丰度与非生物因子相关时，我们无法识别出类似的分类，相反，跨不同FunC的rMAG子组出现了表明对环境条件具有相似偏好的相关模式（补充图7）。这表明具有基本生态位类型的种群对环境功能的反应不同，后者指向功能可塑性，因此对其已实现的生态位进行了适应。
图3 群落结构和功能动态
a b分别基于覆盖范围的MG深度（a）和MT深度（b）表示的rMAGs随时间变化的相对种群的相对丰度和表达水平，分别代表MG的作图百分比[26％±3％（s.d.）]和MT [27％±3％（s.d.）]。单以属级分类学分配为基础对各分类域的相对丰度进行分组，未分类域的相对丰度按“其他”分类。平均丰度低于2%的恢复属被归纳为单个类群(浅灰色)。c,d对受选定非生物因子约束的单个rMAGs相对丰度、MG (c)和MT(d)的Bray-Curtis差异排序(代谢物水平、代谢物比率和物理化学参数显示为黑色箭头，箭头长度表示环境分数作为每个因素的预测因子)。点按采样月份着色，点形状反映采样年份。连接这些点的细黑线显示了采样的时间过程。
图4 代谢物水平和理化参数
显示了Z分数随时间变化的代谢物强度，代谢物比率和理化参数水平。行注释突出显示了代谢物和参数的类别，测量类型（bnp：细胞内非极性代谢物，bp：细胞内极性物质，pcparams：理化参数，比率：代谢物内部/外部比率，snp：细胞外非极性物质，sp：细胞外极性m。），以及测量的子类型或分数（手动：在采样期间进行测量，在线：在WWTP操作期间进行测量）。显示了选定的行（综合热图在补充图6中显示）。
图5 按功能类别分组的随时间变化的基因水平
rMAG衍生基因的超转录组和超蛋白质组水平（MT数据的标准化相对表达和MP数据的标准化相对光谱计数）被分配给基于FOAM本体的功能类别。MT和MP值的皮尔逊相关系数（r）显示在每个面板的标题中。面板按行优先顺序从平均MP相对计数的最高到最低进行排序。
4. 原位和异位时间序列的生态位特征
虽然我们确定了四种基本的生态位类型，但可以假定同居物种不能占据相同的已实现生态位，从而导致类型内和不同类型之间的已实现生态位隔离。我们假设必须存在不同程度的生态位重叠，从而导致不同程度的竞争，为了更好地了解已实现的生态位的互补性，我们使用功能组学数据研究了rMAGs如何与其编码基因重叠以及rMAGs表达谱如何变化，前者代表具有重叠特征的种群之间的竞争，而后者则是个体种群的适应性和总体生存策略的重要因素。根据MT/MG比率以及MP数据和所得时间点特异性表达谱之间的计算距离，我们区分表达的KO和未表达的KO，尽管基于功能潜能的分离保留在表达谱的聚类中（尤其是对于FunC-2），但FunCs-1，FunCs-3和FunCs-4的表达谱比FunC的重叠程度大于Fun-2（图6a）。分配到FunC-1的两个厌氧菌种群与FunC-3和FunC-4的rMAGs相比，似乎表达了类似的功能，并且在每一时间点的表达谱聚类时，也在rMAGs的亚组中发现了在MT/MG比率方面表现出更高的整体活性（补充图8）。总的来说，基于KO表达状态每个时间点的聚类没有表现按FunCs分组的分离（补充图8），这表明各自的rMAGs倾向于更频繁地表达共享型的KO，而不是区别型的KO，因此，增加了对特定底物的竞争。
为了研究单个区分功能的重要性，我们根据基因表达和MP计数选择了rMAG簇，并为其分配了两个最丰富的rMAG（D51_G1.1.2，A01_O1.2.4）。我们观察到，rMAG D51_G1.1.2（Microthrix）始终被归类到的簇显示少数KO的表达，大多数是核糖体蛋白，TCA循环相关的酶，例如丙酮酸，苹果酸和3-磷酸甘油醛脱氢酶，伴侣蛋白和大多数通常是WhiB家族的转录调节因子（19个时间点；补充数据6）。
含有rMAG A01_O1.2.4（不动杆菌）的簇通常表现出与运动性和趋化性以及应激反应相关的基因表达，但也与磷酸盐积累相关的功能，如K08311和K00937（补充数据6）。与脂质代谢有关的KOs也经常在这些簇中表达，例如，酰基甘油脂肪酶（35个时间点）或二酰基甘油O-酰基转移酶（25个时间点），这表明关键功能的高表达是这些集群中种群策略的组成部分，即使它们在编码功能方面有所不同。
接下来，我们研究了观察到的高活性种群之间的区别如何与表型可塑性相关联。由于BWWTP中交替的氧气水平在选择脂质积累种群中起着重要作用，因此在实验室规模的实验中，在不同的氧气波动条件下，我们添加了油酸（Microthrix的首选碳源）8（参见“方法”部分；图1）。这些非原位条件涉及需氧，缺氧，需氧预处理的生物量，然后每小时进行缺氧交替，以及缺氧预适应后的每小时需氧交替，与原位样品相比，FunC-1和FunC-3的MT/MG比异位更高，而FunC-2和FunC-4 rMAG的MT/MG比则相反（图6b），此外，特别是对于FunC-3，平均MT/MG比在有氧条件下最高，在无氧条件下最低，这与FunC-3主要由β-变形菌和γ变形菌组成，其中以需氧菌属为主。根据分类分配对rMAG进行分组时，可以获得比活性差异的更细粒度视图（图6c）。尽管酸性杆菌和放线菌（FunC-1）类rMAG在原位时间序列中的平均MT/MG比率最低（0.5），但在所有条件下的异位实验中，该比率是油酸脉冲的两倍高，β变形菌（FunC-3）的情况相似，而γ变形菌（FunC-3）则表现出随着氧含量增加而活性更高的趋势。我们观察到原位时间序列中分配给厌氧菌和螺旋藻的rMAG的高活性，有趣的是，螺旋藻在异位实验中并非如此，这表明需要额外的底物。厌氧菌rMAGs，与分类学相关的物种主要为厌氧菌，在交替条件下显示出最低的MT/MG比值，而变形杆菌rMAGs则显示出较高的MT/MG比值，总体而言，在交替条件下的不同反应指出了不同的短期和长期适应策略。
为了研究适应油酸涌入的适应性变化发生的速度，我们将基线（0 h时间点，添加油酸之前）与5和8 h时间点（添加油酸之后）进行了比较。在5 h时，参与TAG水解的脂肪酶（在原位样品中观察到高表达）在添加油酸的异位响应中被下调（补充图9a），在5h之后，与β-氧化有关的基因数量增加，特别是在分配给FunC-3的rMAG中（补充图9b），当比较0 h和8 h时间点时，观察到类似的效果（补充图10a，b），这表明基因表达的反应发生在5小时内，但针对不同种群在不同的时间尺度上发生。我们对表现出最高水平的TAG脂肪酶，DGAT/WS和PHB合酶表达水平的种群进行的深入分析（补充说明1和补充图11-14）再次验证了以前确定的Microthrix作为BWWTPs中主要脂质蓄积剂的作用，结果还表明，厌氧菌，钩端螺旋体和不动杆菌等种群在吸收LCFA和可用中性脂质的能力方面与Microthrix重叠。生态位的互补性和可塑性，即基本生态位和已实现的生态位重叠，以及基因表达的变异性，使原位不依赖群体的脂质加工成为可能，从生态系统的角度来看，这个群落范围的特征赋予功能上的抵抗力和恢复力。
图6 实际生态位
a基于MT/MG比率或MP级别证据的时间点特异性表达谱的MDS。颜色表示各个rMAG的FunC分配。点形状表示基于嵌入点的自动聚类的聚类分配。显示了包含95％的群集分配数据点的椭圆。点大小代表各个rMAG的平均MT/MG深度比。前两个维度解释的差异量显示在相应的轴上。b根据条件显示了78 rMAG的所有时间点上的平均MT/MG深度比（方框图显示：中心线，中位数，方框极限，上下四分位数;晶须1.5×四分位数范围;每组方框图对应于一个rMAG组（FunC-1 n = 24，FunC-2n = 23，FunC-3 n = 19，FunC-4 n =12），每个方框图代表一个独立的实验。）c在图的顶部（n）中显示了根据rMAG的分类以及每组rMAG数量分组的平均MT/MG深度比。
讨论
重建种群水平基因组并从元基因组推断其功能潜力的能力使人们能够确定不同群落成员的基本生态位。通过MT和MP分析跟踪功能基因的表达，以及通过细胞内和细胞外代谢物的比较代谢组学分析解决的实际资源使用情况，我们可以拥有前所未有的观点。共同解决个体群体的基本和已实现的生态位宽度，对于理解微生物群落内的生态过程至关重要，包括但不限于这种群落如何应对干扰。
在这里，通过将新框架应用于多元组学数据集的整合，我们能够纵向或异地追踪群落范围和群体分辨的特征，在该生态系统中发现了四种不同的基本生态位类型。特定类型的种群具有共同的功能库，并且在很大程度上具有相似的系统发育背景，这与先前观察到的代谢库相符，同时，我们还发现一些功能丰富了多种小生境类型。
尽管我们的结果显示了功能补体，已实现的生态位和系统发育之间的联系，但我们也观察到了对个体生态位类型中不断变化的环境条件响应和产生的独特活动，例如，一些低丰度的种群表现出高活性，这表明对资源空间的变化有不同的适应策略，并体现在功能集群中的种群中，其中包括占主导地位的Microthrix种群，Microthrix遵循基于表型异质性的策略来快速适应当前的环境条件。我们的异位验证实验表明，扰动后5小时仍可适应底物有效性和溶解氧浓度的变化，基因表达的这种可塑性使种群能够抵抗环境条件的波动，此外，发现该策略对于Microthrix是独特的，这是由其他脂质积累和/或溶菌群，例如不动杆菌属，钩端螺旋体或无氧厌氧菌的转录反应增强所证明的，特别是在有氧异位条件下。
我们特别关注了在混合群落中应对特定生物体的适应策略和时间构架的要求，我们观察到，在其时间序列内，底物水平受到严重干扰之后，群落组成和基因表达模式发生了巨大变化。我们假设这种群落转移是过量的底物效益的结果，它突出了对群落抵抗的限制，能在干扰后十个污泥年龄周期内恢复了个体种群，这表明群落的复原力也与表型可塑性相关，实现的生态位重叠反映了生态位的互补性，反过来，这又取决于对一组底物（例如油酸）的种间竞争，关于人类肠道微生物组的其他独立研究强调了种间竞争对于在恒定供应方案下维持稳定性的重要性。种间竞争或缺乏竞争如何与韧性相关，是未来工作的关键问题。
总体而言，我们的框架表明，多基因组学数据可以随着时间的推移深入生态位的特点。由于观察到的活动可塑性和严重、短暂干扰后的恢复，我们确认了抵抗力和恢复力之间的关系是在这种环境下对资源进行竞争的机能，由此产生的基本生态位和实现生态位的互补性保证了稳定的生态系统服务的提供，从而保证了混合养殖生物技术过程的长期稳定运行。这些结果与未来混合培养生物技术过程中的生态位工程息息相关，对于实现人类的可持续性目标至关重要，更笼统地说，了解表型异质性和生态位互补性在其他微生物组的稳定性中是否起着相似的重要作用将是很重要的。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33077707/