Биогеография микробиоты полости рта человека на микронном уровне

Пространственная организация сложных естественных микробиомов имеет решающее значение для понимания взаимодействий отдельных таксонов, составляющих сообщество. Несмотря на то, что революция в секвенировании ДНК дала изобилие геномной информации, биогеография микробиомов на микронном уровне почти полностью не исследована. С помощью спектральной флуоресцентной гибридизации in situ, направленной метагеномным анализом последовательностей, мы обнаружили характерный многогеновый консорциум в микробиоме наддесневого зубного налета. Консорциум представляет собой радиально упорядоченную структуру из девяти таксонов, организованную вокруг клеток нитевидных Corynebacterium. Размеры консорциума варьируют от нескольких десятков до нескольких сотен микрон в радиусе, и он пространственно дифференцирован. Внутри структуры отдельные таксоны локализованы на микронном уровне таким образом, который указывает на их функциональную нишу в консорциуме: анаэробные таксоны, как правило, располагаются в его внутренней части, тогда как факультативные или облигатные аэробы — на периферии. Потребители и продуценты определенных метаболитов, таких как лактат, склонны находиться рядом друг с другом. На основе наших наблюдений и данных литературы мы предлагаем модель развития и поддержания микробиоты налета, согласующуюся с известными метаболическими, адгезионными и экологическими соображениями. Консорциум иллюстрирует, как сложная структурная организация может возникать из микронных взаимодействий составляющих его организмов. Понимание того, что организация сообщества налета является эмерджентным явлением, предлагает обобщенную перспективу, применимую к другим микробиомам.