†dv（dv2121@cumc.columbia.edu）摘要微生物物种的对应关系在其代谢特性，基因组组成和生态分布方面具有显着的多样性。系统生物学的一个核心挑战是了解细菌的基因组，代谢和表型特性之间的关系。但是，目前尚不清楚代谢网络的结构如何定义并反映了整个生命树中各种细菌物种的生活方式。通过分析细菌的数千种基因组规模的代谢模型，我们发现了它们在约800个代谢反应或约2000蛋白质编码基因上在独立碳源上生长的渗透样过渡。观察到的过渡的特征是代谢网络功能连通性的显着变化主要与中央碳代谢和TCA循环的完成有关。引人注目的是，细菌的实验观察到的表型特性在过渡下和之上也表现出两种明显不同的状态。物种在过渡时代以下具有代谢网络大小的物种通常是强制性共生体，并且需要复杂的最小培养基才能生长。相比之下，网络高于过渡的物种主要是自由生活的通才。观察到的渗透转变也反映在多种其他基因组特性中，例如，调节基因的比例大大降低了过渡到过渡的低于过渡的新代谢表型的较高的可变性。此外，我们发现来自公正的环境宏基因组测序的细菌基因组大小的分布也反映了与观察到的过渡相对应的基因组簇。总体而言，我们的工作确定了微生物代谢和生活方式的两个质量不同的制度，其特征在于其代谢网络的不同结构和功能特性。