Prediction and control of multi-species systems: 10000-microbiome experiments

多物种系统的预测和控制：10000 个微生物组实验

• 批准号: 20K20586
• 负责人: 東樹 宏和
• 金额: $ 16.56万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20586/
• 关键词: 時系列動態; 生態系; 生物群集; 微生物; 微生物叢; 生物間相互作用; 群集動態; 代替安定性; 群集の安定性

DNAメタバーコーディングによって得られた数千にのぼる生物群集サンプルの情報に基づき、その時系列動態の解明を行った。特に、人腸内細菌叢の時系列動態等において、「dysbiosis」と呼ばれているような、急激な群集構造（および生態系機能）の変化が起こる現象に着目し、その予兆を捉えることができるか、詳細な分析を行った。急激な群集構造の変化は、２通りの理論的枠組で捉えることができる。１つ目は、代替安定状態間のシフトである。変化前と変化後の群集構造が、それぞれ異なる平衡点（次元0のアトラクター）近傍にあるとすると、その平衡点間のシフト、という形でdysbiosisを捉えることができる。2つ目の捉え方は、複雑な形状のアトラクター上（非整数の次元をもつアトラクター）の動態という捉え方である。従来の群集生態学においては、前者は、代替安定状態（alternative stable states）という概念を中心に発展し、後者はカオス時系列動態として理論的に発展してきた。しかし、種多様な生物群集の時系列データ自体がこれまでほとんど存在してこなかったため、この２つの捉え方を整理して実証研究と理論研究をフィードバックさせるような取り組みは例がなかった。本研究プロジェクトにおいて得られた大規模生物群集時系列データによって、この２つの理論的枠組の間で整理を行うことが可能となった。複雑微生物群集の時系列動態を理論的に整理した上で、膨大な実証データでその枠組を検証した論文が、微生物学のトップジャーナルの１つであるMicrobiome誌に掲載された。

DNA メ タ バ ー コ ー デ ィ ン グ に よ っ て have ら れ た thousands に の ぼ る biological cluster サ ン プ ル の intelligence に base づ き, そ の time series dynamic の interpret を line っ た. に, person intestinal bacterial flora, when の series dynamic に お い て, "dysbiosis" と shout ば れ て い る よ う な, nasty shock な cluster structure (お よ び ecosystem function) の variations change が up こ る phenomenon に mesh し, そ の to trillion を catch え る こ と が で き る か line analysis, detailed な を っ た. The 枠 group で of the <s:1> transformation <e:1> of the impulse な cluster and the 枠 group で of the 2-through <s:1> theory capture える る とがで る る る. 1. Youdaoplaceholder0 in order to replace the stable state, シフトである シフトである. - the former と - が の after cluster structure and そ れ ぞ れ different な る balance (RMB 0 の ア ト ラ ク タ ー) nearly alongside に あ る と す る と, そ の balance between の シ フ ト, と い う form で dysbiosis を catch え る こ と が で き る. 2 つ の catch え は, complex 雑 な shape の ア ト ラ ク タ ー on (non integer の dimensional を も つ ア ト ラ ク タ ー) の dynamic と い う catch え party で あ る. 従 to の cluster ecology に お い て は, the former は, instead of a stable state (the alternative stable states) と い う concept を center に 発 exhibition し, the latter は カ オ ス time series dynamic と し て theory に 発 exhibition し て き た. し か し, kind of many others in な creature cluster の series デ ー タ autologous が こ れ ま で ほ と ん ど exist し て こ な か っ た た め, こ の 2 つ の catch え party を finishing し て card be と theory study を フ ィ ー ド バ ッ ク さ せ る よ う な group take り み は example が な か っ た. This study プ ロ ジ ェ ク ト に お い て have ら れ た large creature cluster series デ ー タ に よ っ て, こ の 2 つ の theory between 枠 group の で finishing line を う こ と が may と な っ た. After 雑 microbial clusters の に series dynamic を theory when finishing し た で, expands な card be デ ー タ で そ の 枠 group を 検 card し た paper が, microbiology の ト ッ プ ジ ャ ー ナ ル の 1 つ で あ る Microbiome tzu に first white jasmines load さ れ た.

项目成果

魚の健康において鍵となる「コア微生物叢」 -ウナギ養殖水槽内の細菌叢動態-

“核心微生物群”是鱼类健康的关键 - 鳗鱼养殖池中的细菌菌群动态 -

異分野融合で解き明かす生物間相互作用と生態系動態

通过不同领域的融合揭示生物体与生态系统动态之间的相互作用

• 发表时间: 2021
• 作者: 和久田萌美;中川敦允;坂本卓磨;天竺桂弘子;東樹宏和
• 通讯作者: 東樹宏和

食物網、共生ネットワーク、そして生態系の再生へ

实现食物网、共生网络和生态系统的再生

• 发表时间: 2021
• 作者: slina Pahrudin Arrozi;Daijiro Yanagisawa;Tomoko Kato;Hiroyasu Akatsu;Yoshio Hashizume;Daita Kaneda;Ikuo Tooyama;東樹宏和
• 通讯作者: 東樹宏和

アムステルダム自由大学(オランダ)

阿姆斯特丹自由大学（荷兰）

多種生物システムの動態理解に向けたゲノム科学と群集生態学の融合

融合基因组科学和群落生态学以了解多物种生物系统的动态

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅野 駿也;日下 心平;Susan Sen;松田 亮太郎;陳 景輝・横山岳・坂本卓磨・天竺桂弘子;東樹宏和
• 通讯作者: 東樹宏和