微生物生態系における種間相互作用を促進するコストのかからない代謝分泌物

代謝物の交換は微生物間の相互作用を媒介し、微生物群集の多様性を説明する助けとなる。これらの相互作用はしばしば適合度のコストを伴うため、安定した協力関係がどのように成立するかは不明である。本研究では、ゲノムスケール代謝モデルを用いて、「コストレス」代謝産物（すなわち、生産者に適合度コストをもたらさない代謝物）の放出が微生物間相互作用の主要な駆動因子となりうるかを調査した。24種の微生物に対し、2百万を超える環境の組み合わせでのペアワイズ増殖シミュレーションを実施した結果、コストなしに分泌可能な代謝物の大規模な範囲を特定し、豊富なクロスフィーディング機会を創出することを示した。さらに、仮説的相互作用のアトラスを提供するだけでなく、嫌気条件がコストレス代謝物の交換機会を増やし、相互主義を促進し、安定した生態学的ネットワークモチーフの過剰表現をもたらすことも示した。これらの結果は、自然界の群集における相互作用パターンの特定や、合成微生物コンソーシアムの設計に資する可能性がある。