Динамика микробных сообществ описывается малой размерностью, растущей линейно с числом наблюдаемых
Наименьшая латентная размерность, нужная для восстановления наблюдаемой динамики микробов, много ниже кажущегося числа степеней свободы сообщества; часть предсказаний не требует полных измерений.
Исследователи сообщили в Proceedings of the National Academy of Sciences, что временную динамику наблюдаемых популяций микробов можно описать низкоразмерными представлениями pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗. Микробные сообщества демонстрируют сложную динамику из-за множества взаимодействий между их членами и со средой, однако моделирование и управление обычно опираются на ограниченное число наблюдаемых величин.
Критическая латентная размерность
С помощью вариационных автокодировщиков авторы определили критическую латентную размерность Ec. Она операционально задаёт наименьшую латентную размерность, нужную для высокоточного восстановления наблюдаемой динамики микробов по заданному критерию. Несмотря на сложность ненаблюдаемой фоновой динамики, Ec оказалась много ниже кажущегося числа степеней свободы сообщества.
Ec растёт линейно с числом наблюдаемых; авторы представляют это как эмпирический принцип для определения сложности представления.
Где выполняется масштабирование
Принцип выполнялся в симуляциях сообществ с парными взаимодействиями, динамики «потребитель — ресурс», пространственно распределённых микробных участков и переноса плазмид. Он также выполнялся в экспериментах с инженерными и выделенными из среды сообществами и в микробиомах человека. pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗
По словам авторов, результаты устанавливают закон масштабирования для динамики микробных сообществ. Низкоразмерные представления наблюдаемой динамики сохраняли информацию, полезную для отдельных задач предсказания, без прямого измерения всего сообщества.
