[Review] Phylosymbiosis란? Host와 microbes와의 관계

내용 구성

• Phylosymbiosis는 "microbial community relationships that recapitulate the phylogeny of their host"를 말한다. 즉, host phylogenetic relationships와 host-associated microbial community relationships와의 유의미한 연관성을 의미한다 ("a link between host evolutionary relationships and microbial diversity").
• 그래서 closely related species가 distantly related species보다 더 유사한 microbiomes를 가질 때 phylosymbiosis가 있다(presence of phylosymbiosis)고 한다.
• 이때 'Phylo-'는 host clade를 의미하고, '-symbiosis'는 host의 내/외부에 있는 microbial community를 의미한다 (Symbiosis는 일반적으로 둘 이상의 서로 다른 종간의 관계를 의미).
• Phylosymbiotic associations에 의해 host와 microbial phenotypes이 서로 영향을 주고 받을 때 'functional phylosymbiosis'라고 한다.
• Phylosymbiosis는 vertical transmission, mutualistic interactions, evolutionary splitting (via coevoultion, cospciation, codiversification, cocladogenesis), antagonistic interactions, horizontal microbial transmission 등에 의해 유도되었을 수 있다.
• Phylosymbiosis를 분석하는 방법은 Figure 1에 잘 나와있다: 기본적으로는 1) Matrix comparisons (host genetic distance matrix, beta diversity matrix 비교)나 2) Topological comparisons (host phylogenetic tree와 beta diversity tree 모양 비교)를 진행한다.

 

참고

• Beta diversity를 계산할 때, binary metrics는 rare taxa에서의 variations에 민감하고 (Jaccard, unweighted UniFrac), quantitative metrics는 abundant taxa에서의 variation에 민감하다 (Bray-Curtis, weighted UniFrac). 그래서 샘플에 rare taxa가 많다면 전자, 아니라면 후자를 사용한다.
• 샘플이 서로 유의미하게 다른지 검증하려면 non-parametric multivariable anlyses를 사용할 수 있다: ANOSIM (analysis of similarities), PERMANOVA (variants of permutational multivariate analysis of variance)
• Matrix comparisons에는 Mantel test, Procrustean superimposition approach, Partial Mantel tests가 있다.
• Topological comparisons에는 Robinson-Foulds analyses가 있다.

 

Reference

• Lim, Shen Jean, and Seth R. Bordenstein. "An introduction to phylosymbiosis." Proceedings of the Royal Society B 287.1922 (2020): 20192900.