Despite the fact that infant gut colonization patterns have been extensively studied, we have limited knowledge about the underlying ecological processes. This particularly relates to the ecological choice of nutrient utilization strategies. The aim of the current study was therefore to compare empirically determined nutrient utilization strategies with that expected from a combinatorial game theory model. Observational analyses for 100 mother–child pairs suggested mother–child transmission of specialists with the potential to use few nutrients. Generalists, on the other hand, with the potential to use many nutrients, peaked at three months of age for the children. The level of generalists was gradually replaced with specialists up to 12 months of age. Game theory simulation revealed a competitive advantage of generalists in an expanding population, while more specialized bacteria were favoured with the maturation of the population. This suggests that the observed increase in generalists in the three-month-old children could be due to an immature, expanding gut microbiota population while the increase of specialists at 12 months could be due to population maturation. The simulated and empirical data also correspond with respect to an increased α diversity and a decreased β diversity with the number of simulations and age, respectively. Taken together, game theory simulation of nutrient utilization strategies can therefore provide novel insight into the maturation of the human gut microbiota during infancy.

中文翻译：

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人类婴儿期肠道细菌营养利用策略的博弈论模型

尽管婴儿肠道定植模式已被广泛研究，但我们对潜在的生态过程知之甚少。这尤其与养分利用策略的生态选择有关。因此，当前研究的目的是将经验确定的养分利用策略与组合博弈论模型的预期进行比较。对 100 对母婴的观察分析表明，专家的母婴传播可能使用很少的营养素。另一方面，有可能使用许多营养素的通才，在孩子三个月大时达到顶峰。通才级别逐渐被专家取代，直到 12 个月大。博弈论模拟揭示了通才在不断扩大的人口中的竞争优势，而更专业的细菌随着人口的成熟而受到青睐。这表明在 3 个月大的儿童中观察到的多面手的增加可能是由于肠道微生物群不成熟、不断扩大，而在 12 个月时专家的增加可能是由于人口成熟。模拟和经验数据也分别对应于随着模拟次数和年龄的增加而增加的 α 多样性和减少的 β 多样性。总之，营养利用策略的博弈论模拟因此可以为婴儿期人类肠道微生物群的成熟提供新的见解。这表明在 3 个月大的儿童中观察到的通才增加可能是由于肠道微生物群不成熟、不断扩大，而在 12 个月时专家的增加可能是由于人口成熟。模拟和经验数据也分别对应于随着模拟次数和年龄的增加而增加的 α 多样性和减少的 β 多样性。总之，营养利用策略的博弈论模拟因此可以为婴儿期人类肠道微生物群的成熟提供新的见解。这表明在 3 个月大的儿童中观察到的多面手的增加可能是由于肠道微生物群不成熟、不断扩大，而在 12 个月时专家的增加可能是由于人口成熟。模拟和经验数据也分别对应于随着模拟次数和年龄的增加而增加的 α 多样性和减少的 β 多样性。总之，营养利用策略的博弈论模拟因此可以为婴儿期人类肠道微生物群的成熟提供新的见解。模拟和经验数据也分别对应于随着模拟次数和年龄的增加而增加的 α 多样性和减少的 β 多样性。总之，营养利用策略的博弈论模拟因此可以为婴儿期人类肠道微生物群的成熟提供新的见解。模拟和经验数据也分别对应于随着模拟次数和年龄的增加而增加的 α 多样性和减少的 β 多样性。总之，营养利用策略的博弈论模拟因此可以为婴儿期人类肠道微生物群的成熟提供新的见解。