Humans have infected a wide range of animals with SARS-CoV-21–5, but the establishment of a new natural animal reservoir has not been observed. Here we document that free-ranging white-tailed deer (Odocoileus virginianus) are highly susceptible to infection with SARS-CoV-2, are exposed to multiple SARS-CoV-2 variants from humans and are capable of sustaining transmission in nature. Using real-time PCR with reverse transcription, we detected SARS-CoV-2 in more than one-third (129 out of 360, 35.8%) of nasal swabs obtained from O. virginianus in northeast Ohio in the USA during January to March 2021. Deer in six locations were infected with three SARS-CoV-2 lineages (B.1.2, B.1.582 and B.1.596). The B.1.2 viruses, dominant in humans in Ohio at the time, infected deer in four locations. We detected probable deer-to-deer transmission of B.1.2, B.1.582 and B.1.596 viruses, enabling the virus to acquire amino acid substitutions in the spike protein (including the receptor-binding domain) and ORF1 that are observed infrequently in humans. No spillback to humans was observed, but these findings demonstrate that SARS-CoV-2 viruses have been transmitted in wildlife in the USA, potentially opening new pathways for evolution. There is an urgent need to establish comprehensive ‘One Health’ programmes to monitor the environment, deer and other wildlife hosts globally. More than one-third of wild deer tested in northeast Ohio showed evidence of SARS-CoV-2 infection of human origin.

Abstract Widespread human SARS-CoV-2 infections combined with human-wildlife interactions create the potential for reverse zoonosis from humans to wildlife. We targeted white-tailed deer ( Odocoileus virginianus ) for serosurveillance based on evidence these deer have ACE2 receptors with high affinity for SARS-CoV-2, are permissive to infection, exhibit sustained viral shedding, can transmit to conspecifics, and can be abundant near urban centers. We evaluated 624 pre- and post-pandemic serum samples from wild deer from four U.S. states for SARS-CoV-2 exposure. Antibodies were detected in 152 samples (40%) from 2021 using a surrogate virus neutralization test. A subset of samples was tested using a SARS-CoV-2 virus neutralization test with high concordance between tests. These data suggest white-tailed deer in the populations assessed have been exposed to SARS-CoV-2. One-Sentence Summary Antibodies to SARS-CoV-2 were detected in 40% of wild white-tailed deer sampled from four U.S. states in 2021.

Abstract Human-to-animal spillover of SARS-CoV-2 virus has occurred in a wide range of animals, but thus far, the establishment of a new natural animal reservoir has not been detected. Here, we detected SARS-CoV-2 virus using rRT-PCR in 129 out of 360 (35.8%) free-ranging white-tailed deer ( Odocoileus virginianus ) from northeast Ohio (USA) sampled between January-March 2021. Deer in 6 locations were infected with at least 3 lineages of SARS-CoV-2 (B.1.2, B.1.596, B.1.582). The B.1.2 viruses, dominant in Ohio at the time, spilled over multiple times into deer populations in different locations. Deer-to-deer transmission may have occurred in three locations. The establishment of a natural reservoir of SARS-CoV-2 in white-tailed deer could facilitate divergent evolutionary trajectories and future spillback to humans, further complicating long-term COVID-19 control strategies. One-Sentence Summary A significant proportion of SARS-CoV-2 infection in free-ranging US white-tailed deer reveals a potential new reservoir.

Abstract Highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 of the hemagglutinin clade 2.3.4.4b was detected in the United States in late 2021 and continues to circulate in all four North American flyways to date. In addition to impacting poultry, these HPAI viruses caused mortality events in wild bird species and wild mammals. Transmission in multiple host species raises the concern for mammalian adaptation. On March 25, 2024, HPAI H5N1 clade 2.3.4.4b was confirmed in a dairy cow in Texas in response to a multi-state investigation into milk production losses. Over one hundred positive herds were rapidly identified in Texas and eleven other U.S. states. The case description included reduced feed intake and rumen motility in lactating cows, decreased milk production, and thick yellow milk. The diagnostic investigation revealed detections of viral RNA in milk and mammary tissue with alveolar epithelial degeneration and necrosis, and positive immunoreactivity of glandular epithelium by immunohistochemistry. A single transmission event, likely from avian species to dairy cattle, followed by limited local transmission preceded the onward lateral transmission of H5N1 clade 2.3.4.4b genotype B3.13. We sought to experimentally reproduce infection with genotype B3.13 in Holstein yearling heifers and lactating cows. The heifers were inoculated by an aerosol respiratory route and the cows by an intramammary route. Clinical disease was mild in the heifers, but infection was confirmed by virus detection, lesions, and seroconversion. Clinical disease in lactating cows included decreased rumen motility, changes to milk appearance, and production losses consistent with field reports of viral mastitis. Infection was confirmed by high levels of viral RNA detected in milk, virus isolation, lesions in mammary tissue, and seroconversion. This study provides the foundation to investigate additional routes of infection, transmission, and intervention strategies.

Abstract Molecular analyses of Mycobacterium bovis based on spoligotyping and Variable Number Tandem Repeat (MIRU-VNTR) brought insights into the epidemiology of animal tuberculosis (TB) in Portugal, showing high genotypic diversity of circulating strains that mostly cluster within the European 2 clonal complex. The genetic relatedness of M. bovis isolates from cattle and wildlife have also suggested sustained transmission within this multi-host system. However, while previous surveillance highlighted prevalent genotypes in areas where livestock and wild ungulates are sympatric and provided valuable information on the prevalence and spatial occurrence of TB, links at the wildlife-livestock interfaces were established mainly via genotype associations. Therefore, evidence at a local fine scale of transmission events linking wildlife hosts and cattle remains lacking. Here, we explore the advantages of whole genome sequencing (WGS) applied to cattle, red deer and wild boar isolates to reconstruct the evolutionary dynamics of M. bovis and to identify putative pathogen transmission events. Whole genome sequences of 44 representative M. bovis isolates, obtained between 2003 and 2015 from three TB hotspots, were compared through single nucleotide polymorphism (SNP) variant calling analyses. Consistent with previous results combining classical genotyping with Bayesian population admixture modelling, SNP-based phylogenies support the branching of this M. bovis population into five genetic clades, three with geographic specificities, as well as the establishment of a SNPs catalogue specific to each clade, which may be explored in the future as phylogenetic markers. The core genome alignment of SNPs was integrated within a spatiotemporal metadata framework to reconstruct transmission networks, which together with inferred secondary cases, further structured this M. bovis population by host species and geographic location. WGS of M. bovis isolates from Portugal is reported for the first time, refining the spatiotemporal context of transmission events and providing further support to the key role of red deer and wild boar on the persistence of animal TB in this Iberian multi-host system.

Abstract Recent evidence of circulation of multiple strains within herds and mixed infections of cows marks the beginning of a rethink of our knowledge on Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) epidemiology. Strain typing opens new ways to investigate MAP transmission. This work presents a method for reconstructing infection chains in a setting of endemic Johne’s disease on a well-managed dairy farm. By linking genomic data with demographic field data, strain-specific differences in spreading patterns could be quantified for a densely sampled dairy herd. Mixed infections of dairy cows with MAP are common, and some strains spread more successfully. Infected cows remain susceptible for co-infections with other MAP genotypes. The model suggested that cows acquired infection from 1–4 other cows and spread infection to 0–17 individuals. Reconstructed infection chains supported the hypothesis that high shedding animals that started to shed at an early age and showed a progressive infection pattern represented a greater risk for spreading MAP. Transmission of more than one genotype between animals was recorded. In this farm with a good MAP control management program, adult-to-adult contact was proposed as the most important transmission route to explain the reconstructed networks. For each isolate, at least one more likely ancestor could be inferred. Our study results help to capture underlying transmission processes and to understand the challenges of tracing MAP spread within a herd. Only the combination of precise longitudinal field data and bacterial strain type information made it possible to trace infection in such detail.

Abstract Livestock production is a fundamental pillar of the Moroccan economy. Infectious diseases of cattle and other species represent a significant threat to the livestock industry, animal health, and food safety and security. Bovine tuberculosis (bTB), mainly caused by Mycobacterium bovis ( M. bovis ), generates considerable direct and indirect economic losses, in addition to the unknown human health burden caused by zoonotic transmission. Previous studies have suggested likely M. bovis transmission links between Morocco and Southern Europe, however, limitations inherent with the methods used prevented more definitive conclusions from being drawn. In this study, we employed whole genome sequencing analysis of a large set of M. bovis isolates to better define the phylogenetic links between strains from Morocco and neighboring countries. A total of 780 M. bovis sequences representing 36 countries were included in the study. The results of SNP analysis showed a close genetic relationship between M. bovis from Morocco and each of Spain, France, Portugal and Germany, this is supported by animal trade between Morocco and these countries, in addition to the important human migration from Morocco to Europe and North America. Regarding zoonotic tuberculosis (TB) transmission, we were able to find genetic links between M. bovis isolates from cattle in Morocco and humans in Italy, Germany, and the UK. These results support our hypothesis of significant transmission of M. bovis from cattle to humans, which calls for further investigations of zoonotic TB transmission in Morocco and in other countries. The fact that no M. bovis sequences from North Africa in the present database were classified as AF1 or AF2 clonal complexes suggests that the Sahara might play a role in preventing M. bovis transmission between North Africa and Sub-Saharan Africa. Our study benefits from a large sample size and a rich dataset that includes sequences from cattle, wildlife, and humans from Morocco and neighboring countries, enabling the delineation of M. bovis transmission routes within the animal-human interface.

We report an update to the reference genome of the bovine tuberculosis bacillus Mycobacterium bovis AF2122/97 generated using an integrative multi-omics approach. Updates include 42 new CDS, 14 modified annotations, 26 SNP corrections, and disclosure that the RD900 locus, previously described as absent from the genome, is in fact present.

Background: Zoonotic tuberculosis (zTB) is the transmission of Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) subspecies from animals to humans. zTB is generally quantified by determining the proportion of human isolates that are Mycobacterium bovis . Although India has the world's largest number of human TB cases and the largest cattle population, where bovine TB is endemic, the burden of zTB is unknown. Methods: To obtain estimates of zTB in India, a PCR-based approach was applied to sub-speciate positive MGIT® cultures from 940 patients (548 pulmonary, 392 extrapulmonary disease) at a large referral hospital in India. Twenty-five isolates of interest were subject to whole genome sequencing (WGS) and compared with 715 publicly available MTBC sequences from South Asia. Findings: A conclusive identification was obtained for 939 samples; wildtype M. bovis was not identified (95% CI: 0 – 0.4%). There were 912 M. tuberculosis sensu stricto (97.0%, 95% CI: 95.7 – 98.0), 7 M. orygis (95% CI: 0.3 – 1.5%); 5 M. bovis BCG, and 15 non-tuberculous mycobacteria. WGS analysis of 715 MTBC sequences again identified no M. bovis (95% CI: 0 – 0.4%). Human and cattle MTBC isolates were interspersed within the M. orgyis and M. tuberculosis sensu stricto lineages. Interpretation: M. bovis prevalence in humans is an inadequate proxy of zTB in India. The recovery of M. orygis from humans, together with the finding of M. tuberculosis in cattle, underscores the need for One Health investigations to assess the burden of zTB in countries with endemic bovine TB. Funding: Bill & Melinda Gates Foundation, Canadian Institutes for Health Research

Background and objectives Mycobacterium bovis and Mycobacterium caprae are two of the most important agents of tuberculosis (TB) in livestock and the most important causes of zoonotic TB in humans. However, little is known about the global population structure, phylogeography and evolutionary history of these pathogens.Methodology We compiled a global collection of 3364 whole-genome sequences from M. bovis and M. caprae originating from 35 countries and inferred their phylogenetic relationships, geographic origins and age.Results Our results resolved the phylogenetic relationship among the four previously defined clonal complexes of M. bovis , and another eight newly described here. Our phylogeographic analysis showed that M. bovis likely originated in East Africa. While some groups remained restricted to East- and West Africa, others have subsequently dispersed to different parts of the world.Conclusions and implications Our results allow a better understanding of the global population structure of M. bovis and its evolutionary history. This knowledge can be used to define better molecular markers for epidemiological investigations of M. bovis in settings where whole genome sequencing cannot easily be implemented.