アンプリコンシーケンスバリアントは、細菌ゲノムを人為的に別々のクラスターに分割します

アンプリコンシーケンスバリアント（ASV）は、微生物群集を分析するための運用分類単位（OTU）の代替として提案されています。ASVは、距離ベースのしきい値に基づいてシーケンスをクラスター化しないため、より洗練されたレベルの分類を反映したいという願望のために、人気が高まっています。ただし、ASVSとOTUを識別するために過度に狭いしきい値を使用すると、単一のゲノムを別々のクラスターに分割するリスクが高まります。このリスクを評価するために、5,972種の20,427ゲノムを含むRRNコピー数データベースに表される細菌ゲノムからの16S RRNA遺伝子の遺伝子内変動を分析しました。ゲノムで16S RRNA遺伝子のコピーの数が増加すると、ASVの数も増加しました。フルレングス16S RRNA遺伝子の16S RRNA遺伝子のコピーごとに平均0.58 ASVがありました。5.25％の距離しきい値を使用して、同じゲノムから単一のOTUに完全な長さのASVをクラスターして、大腸菌などの16S rRNAの7コピーを含むゲノムの95％信頼性を持つ単一OTUにクラスターする必要がありました。この研究は、ASVを使用して16S RRNA遺伝子配列データを分析する場合、単一の細菌ゲノムを別々のクラスターに分割するリスクを強調しています。広範な距離のしきい値を使用する場合、異なる種のASVを同じOTUにクラスタリングするリスクもありますが、これらのリスクは、ゲノムを別々のASVとOTUに人為的に分割するよりも懸念が少ないです。重要性16S RRNA遺伝子シーケンスは、微生物群集の研究に大きな関心を寄せています。16S rRNA遺伝子配列を分類しようとすると、分類レベルがますます低くなるように分類しようとすることと、16S RRNA遺伝子の断片から利用可能なものよりも多くの配列と生理学的情報を使用してそれらのレベルが定義されたという現実との間に緊張がありました。さらに、細菌の分類群の命名は、それらに名前を付ける人の偏見を反映しています。微生物群集分析におけるOTUの代わりにASVを採用する最近の推進の動機の1つは、研究者が種レベルの分類を反映する可能性のあるレベルで分析を実行できるようにすることです。現在の研究は、細菌ゲノムを別々のクラスターに人為的に分割するリスクを定量化するため、重要です。細菌の分類法と生物学のより良い表現を提供するにはほど遠いため、ASVアプローチは、同じゲノムからの異なるASVの生態に関する矛盾する推論につながる可能性があります。

Amplicon sequencing variants (ASVs) have been proposed as an alternative to operational taxonomic units (OTUs) for analyzing microbial communities. ASVs have grown in popularity, in part because of a desire to reflect a more refined level of taxonomy since they do not cluster sequences based on a distance-based threshold. However, ASVs and the use of overly narrow thresholds to identify OTUs increase the risk of splitting a single genome into separate clusters. To assess this risk, I analyzed the intragenomic variation of 16S rRNA genes from the bacterial genomes represented in an rrn copy number database, which contained 20,427 genomes from 5,972 species. As the number of copies of the 16S rRNA gene increased in a genome, the number of ASVs also increased. There was an average of 0.58 ASVs per copy of the 16S rRNA gene for full-length 16S rRNA genes. It was necessary to use a distance threshold of 5.25% to cluster full-length ASVs from the same genome into a single OTU with 95% confidence for genomes with 7 copies of the 16S rRNA, such as Escherichia coli. This research highlights the risk of splitting a single bacterial genome into separate clusters when ASVs are used to analyze 16S rRNA gene sequence data. Although there is also a risk of clustering ASVs from different species into the same OTU when using broad distance thresholds, these risks are of less concern than artificially splitting a genome into separate ASVs and OTUs. IMPORTANCE 16S rRNA gene sequencing has engendered significant interest in studying microbial communities. There has been tension between trying to classify 16S rRNA gene sequences to increasingly lower taxonomic levels and the reality that those levels were defined using more sequence and physiological information than is available from a fragment of the 16S rRNA gene. Furthermore, the naming of bacterial taxa reflects the biases of those who name them. One motivation for the recent push to adopt ASVs in place of OTUs in microbial community analyses is to allow researchers to perform their analyses at the finest possible level that reflects species-level taxonomy. The current research is significant because it quantifies the risk of artificially splitting bacterial genomes into separate clusters. Far from providing a better representation of bacterial taxonomy and biology, the ASV approach can lead to conflicting inferences about the ecology of different ASVs from the same genome.