Patterns and Processes of Microbial Community Assembly
壹 微生物群落组装过程的统一理论
一、 群落理论的框架
1. Diversification
2. Selection
3. Dispersal
4. Drift
二、 微生物群落组装的需要什么样的理论？
1. 和一般群落理论一致
2. 同时注重微生物特有的特性
A unified conceptual framework of microbial community assembly? one that incorporates our understanding of community assembly from a macrobial ecology perspective while recognizing the attributes that make microorganisms unique? is needed to help direct the field of microbial ecology through this new era
3. 目前的困难
① 无谓的争端
② 泛滥的术语
三、 本文的及诶狗
1. 微生物群落的专有特点
2. 微生物群落和宏观群落的相似性
3. Vellend的理论框架（四种作用力）和微生物的群落案例
4. 四种作用力的联合力量
5. 微生物群落组装的时空问题
6. 群落组装和微生群落功能、多样性的关联
四、 本文的特点
1. 完全依赖分子研究的数据来写。有可能不全面
2. 基于非培养的直接测序数据来推测
贰 微生物的特殊之处
一、 什么样的特点算是微生物独有的特点？
1. 在微生物谱系中广泛存在，而宏生物中适用面不广
2. 对群落组装特性有影响的性状（功能性状）
二、 被动传播非常容易——相对的，主动扩散能力很弱
1. 微生物因为体积小，和宏生物相比，极易被动扩散
2. 计算机模拟指出，直径小于20微米的颗粒可以被动的跨大陆扩散（一年时间）；大于50微米的颗粒则无法被动跨大陆扩散
① Wilkinson DM, Koumoutsaris S, Mitchell EAD, Bey I. 2012. Modelling the effect of size on the aerial dispersal of microorganisms. J. Biogeogr. 39:89–97.
3. 除了随空气和水流被动传播外，还可以伴随其他宏生物一起传播——这一般被认为是跨大陆传播的主要途径
4. 问题：微生物真的是全球均匀分布的吗？一些特殊类群真的是随处可见吗？在微生物群落研究中，需要考虑“种源”问题吗？
三、 普遍存在的休眠
1. 据估计，一个微生物群落基因库中，大约只有10%的物种在一个时间段内是活跃的
① Locey KJ. 2010. Synthesizing traditional biogeography with microbial ecology: the importance of dormancy. J. Biogeogr. 37:1835–1841.
2. 平时的宏基因组测序可能测到的大部分基因都是“休眠微生物”的基因库，所以不能反应真实环境中活跃部分的微生物特征
3. 测量实时活性至关重要
四、 非常夸张的种内多样性
1. 物种的界限在细菌为代表的单细胞微生物中相对模糊。基因水平转移事件导致微生物个体的性状特别多样——进而导致同样的“物种”功能多样性跨度很大，远超宏生物的特点
比如：一个物种内的微生物可能可以运用多种电子供体和受体，具有多样的呼吸代谢途径Microorganisms perform these functions as well but can use a remarkable suite of additional electron donors and acceptors, including H-, Fe-, S-, and N-based compounds.
五、 较短的代际时间和快速演化潜力
1. 这允许微生物可以在以天为单位的时间跨度内发生群落功能转移，适应力、可塑性强（存疑）
① Schmidt SK, Costello EK, Nemergut DR, Cleveland CC, Reed SC, Weintraub MN, Meyer AF, Martin AM. 2007. Biogeochemical consequences of rapid microbial turnover and seasonal succession in soil. Ecology 88:1379–1385.
② Yoshida T, Ellner SP, Jones LE, Bohannan BJM, Lenski RE, Hairston NG. 2007. Cryptic population dynamics: rapid evolution masks trophic interactions. PLoS Biol. 5:e235. doi:10.1371/journal.pbio.0050235.
③ Ochman H, Lawrence JG, Groisman EA. 2000. Lateral gene transfer and the nature of bacterial innovation. Nature 405:299–304.
六、 微生物研究的难题
1. 如何反应真实的微生物尺度的特点，而非“景观尺度”的事件
① 微生物太小，以至于目前所有的研究手段实际上都是在研究对于微生物来说已经是景观尺度的事件了——采样的1g土对于微生物来说已经是很大的空间，其中可能集合了多个群落的数据
In most cases, we know little about the spatial and temporal structure of ecological communities on scales that are relevant to microbes—which organisms are interacting with others, for example. Additionally, given our general sampling approaches, we are almost always answering questions about communities on the macro scale
2. 如何链接多样性信息和功能、基因组信息
① 多样性测序使用marker基因，而marker基因本身没有功能信息。我们需要结合全基因组测序或者其他新手段来连接多样性和功能的桥梁Methodological developments that allow for the characterization of microbial community structure at finer spatial scales, including catalyzed reporter deposition-fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) (33) and nano-secondary-ion mass spectrometry (nanoSIMS) (34), are steps in the right direction to overcome these challenges.
② Pernthaler A, Pernthaler J, Amann R. 2002. Fluorescence in situ hybridization and catalyzed reporter deposition for the identification of marine bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 68:3094–3101.
③ Behrens S, Losekann T, Pett-Ridge J, Weber PK, Ng WO, Stevenson BS, Hutcheon ID, Relman DA, Spormann AM. 2008. Linking microbial phylogeny to metabolic activity at the single-cell level by using enhanced element labeling-catalyzed reporter deposition fluorescence in situ hybridization (EL-FISH) and NanoSIMS. Appl. Environ. Microbiol. 74:3143–3150.
2021年4月4日01:36:45
