微生物多样性的理论与稳健估计实践
种群与进化
2013-08-06 v2
摘要
量化多样性对于研究微生物群落的结构、功能和进化至关重要。随着大规模宏基因组研究的出现，微生物多样性的估计重新受到关注。在此，我们考虑样本中观察到的多样性告诉我们关于被采样群落多样性的什么信息。首先，我们认为，如果不做出关于物种丰度分布的无依据假设，就无法可靠地估计群落中存在的微生物物种的绝对和相对数量。原因在于样本数据不包含关于物种丰度分布尾部稀有物种数量的信息。我们通过将 Chao 的物种丰富度估计量应用于一组计算机模拟群落，说明了比较物种丰富度估计值的困难：在存在大量稀有物种的情况下，它们的排序是错误的。接下来，我们将分析扩展到一般的多样性度量族（“Hill 多样性”），并构建了与样本数据一致的多样性值的下界和上界估计。该理论推广了 Chao 的估计量，我们将其作为物种丰富度的下界估计重新获得。我们表明，对于计算机模拟群落，Shannon 和 Simpson 多样性可以被稳健地估计。我们分析了来自广泛环境的九个宏基因组数据集，并表明我们的发现与经验采样的群落相关。因此，我们建议在量化和比较微生物多样性的工作中使用 Shannon 和 Simpson 多样性，而非物种丰富度。
引用
@article{arxiv.1302.3753,
title = {Robust estimation of microbial diversity in theory and in practice},
author = {Bart Haegeman and Jérôme Hamelin and John Moriarty and Peter Neal and Jonathan Dushoff and Joshua S. Weitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.3753},
year = {2013}
}
备注
To be published in The ISME Journal. Main text: 16 pages, 5 figures. Supplement: 16 pages, 4 figures