UniFrac: новый филогенетический метод сравнения микробных сообществ

Представлен новый метод оценки различий между микробными сообществами, основанный на филогенетической информации. Этот метод, UniFrac, измеряет филогенетическое расстояние между совокупностями таксонов на филогенетическом дереве как долю длины ветвей, ведущих к потомкам, обнаруженным только в одной из двух сред, но не в обеих. UniFrac можно использовать для определения статистической значимости различий между сообществами, одновременного сравнения множества сообществ с помощью методов кластерного анализа и ординации, а также оценки относительного вклада различных факторов, таких как химический состав и географическое положение, в сходство образцов. Эффективность UniFrac продемонстрирована на опубликованных библиотеках генов 16S рРНК, полученных из культивируемых изолятов и клонов, выделенных из окружающей среды, — бактерий морских донных отложений, воды и льда. Результаты показали, что: (i) культивируемые изоляты изо льда, воды и донных отложений сходны между собой и с последовательностями клонов из морского льда, но не с последовательностями клонов из донных отложений и воды; (ii) географическое положение слабо связано с различиями между бактериальными сообществами во льду и донных отложениях Арктики и Антарктики; (iii) бактериальные сообщества различаются в морской воде, испытавшей влияние суши, независимо от полярного или умеренного климата, и в тёплой олиготрофной морской воде, тогда как сообщества отдельных образцов морской воды не более сходны друг с другом, чем с сообществами донных отложений или льда. Эти результаты показывают, что UniFrac открывает новый способ характеристики микробных сообществ с использованием большого массива последовательностей рРНК из окружающей среды и позволяет количественно оценивать факторы, определяющие распределение филогенетических линий между средами.