Варианты ампликонных последовательностей искусственно разделяют бактериальные геномы на отдельные кластеры

Варианты ампликонных последовательностей (ASV) были предложены в качестве альтернативы операционным таксономическим единицам (OTU) для анализа микробных сообществ. Популярность ASV отчасти обусловлена стремлением описывать таксономию на более детальном уровне, поскольку при их формировании последовательности не кластеризуют по пороговому значению генетического расстояния. Однако ASV, как и использование чрезмерно узких порогов при выделении OTU, повышают риск разделения одного генома на несколько кластеров. Для оценки этого риска я проанализировал внутригeномную вариабельность генов 16S рРНК в бактериальных геномах, представленных в базе данных о числе копий генов рРНК, которая содержала 20 427 геномов 5 972 видов. С увеличением числа копий гена 16S рРНК в геноме увеличивалось и число ASV. Для полноразмерных генов 16S рРНК в среднем приходилось 0,58 ASV на одну копию. Для геномов с семью копиями 16S рРНК, таких как геном Escherichia coli, для объединения полноразмерных ASV одного генома в одну OTU с 95% вероятностью требовался порог расстояния 5,25%. Полученные результаты подчёркивают риск разделения одного бактериального генома на отдельные кластеры при использовании ASV для анализа последовательностей гена 16S рРНК. Хотя при применении широких порогов расстояния также существует риск объединения ASV разных видов в одну OTU, он менее значим, чем риск искусственного разделения генома на несколько ASV и OTU. Секвенирование гена 16S рРНК вызвало большой интерес к изучению микробных сообществ. Возникает противоречие между стремлением классифицировать последовательности 16S рРНК на всё более низких таксономических уровнях и тем, что эти уровни были определены с использованием большего объёма последовательностной и физиологической информации, чем можно получить из фрагмента гена 16S рРНК. Кроме того, названия бактериальных таксонов отражают субъективные представления исследователей, которые их присваивают. Одной из причин недавнего перехода от OTU к ASV в анализе микробных сообществ стало стремление проводить анализ на максимально детальном уровне, соответствующем таксономии видов. Значимость настоящего исследования заключается в количественной оценке риска искусственного разделения бактериальных геномов на отдельные кластеры. Вопреки ожиданиям, подход с использованием ASV не обязательно обеспечивает более точное представление о таксономии и биологии бактерий и может приводить к противоречивым выводам об экологии разных ASV, происходящих из одного генома.