Reevaluating known dynamics in the human gut microbiome with a focus on Prevotellaceae and Bacteroidaceae and their connection to westernized and non-westernized lifestyle

Die breite Anwendung von metagenome-assembled genomes (MAGs) hat das Feld der Mikrobiomforschung grundlegend verändert. Während sich der Fokus von einzelnen Spezies zu gemeinschaftlichen Strukturen verschoben hat, stellt die zunehmende Einbeziehung von Species Genome Bins (SGBs) gleichzeitig etablierte Artdefinitionen infrage. Laufende taxonomische Veränderungen innerhalb der Familien Prevotellaceae und Bacteroidaceae werfen Zweifel an lifestyle Mustern sowie bekannter Koexistenzdynamiken auf. In dieser Arbeit wurden aktuelle Herangehensweisen genutzt, um Diversitäts- und Koexistenzmuster innerhalb dieser Familien im menschlichen Darm über westlich geprägte und nicht-westlich geprägte Populationen hinweg neu zu bewerten. High-quality genomes wurden aus der Unified Human Gastrointestinal Genome (UHGG)-Sammlung extrahiert und mithilfe von PhyloPhlAn und GTDB-Tk neu klassifiziert. Dies führt zu konstanten Zuordnungen der Species Genome Bins (SGBs), einschließlich bislang unbenannter SGBs. Insgesamt wurden 1.000 öffentlich verfügbare Stuhlmetagenome mithilfe von MetaPhlAn 4 analysiert, wodurch sowohl umbenannte als auch zuvor nicht charakterisierte Taxa berücksichtigt werden konnten. Unterschiede im Artenreichtum zwischen westlich geprägten und nicht-westlich geprägten Populationen wurden unter Verwendung Präsenz–Absenz-basierter Matrizen untersucht. Die Gemeinschaftsstruktur wurde mittels Spearman-Korrelationsanalysen, Koexistenznetzwerk und Clusterverfahren (DBSCAN und Spectral Clustering) analysiert. Die Klassifikation zeigte, dass ein erheblicher Anteil der Diversität innerhalb der Prevotellaceae weiterhin unbenannt ist (46,55 % uSGBs), während die Familie Bacteroidaceae weitgehend gesättigt erscheint (9,52 % uSGBs). Trotz kürzlicher Veränderungen des Segatella-copri-Komplexes wurden zwei zusätzliche unbenannte SGBs (Prevotella SGB1638 und Prevotella SGB1635) identifiziert, die möglicherweise dieser Linie zuzuordnen sind. Ein starker Gegensatz zwischen Prevotellaceae Gemeinschaften in nicht-westlich geprägten Populationen und Bacteroidaceae Gemeinschaften in westlich geprägten Populationen (p < 2,2 × 10⁻¹⁶) konnte bestätigt werden. Über diese etablierte Dualität hinaus traten Arten der Familie Lachnospiraceae als eigenständige Gruppe hervor, die einen separaten Cluster bildeten. Dieser Cluster zeichnete sich durch spezifische Koexistenzmuster sowie charakteristische CAZym-Profile aus. Anstelle strenger Enterotypen deuten diese Ergebnisse auf lifestyle geprägte Gradienten hin.