Intratumor heterogeneity (ITH) drives neoplastic progression and therapeutic resistance. We used the bioinformatics tools 'expanding ploidy and allele frequency on nested subpopulations' (EXPANDS) and PyClone to detect clones that are present at a ≥10% frequency in 1,165 exome sequences from tumors in The Cancer Genome Atlas. 86% of tumors across 12 cancer types had at least two clones. ITH in the morphology of nuclei was associated with genetic ITH (Spearman's correlation coefficient, ρ = 0.24-0.41; P < 0.001). Mutation of a driver gene that typically appears in smaller clones was a survival risk factor (hazard ratio (HR) = 2.15, 95% confidence interval (CI): 1.71-2.69). The risk of mortality also increased when >2 clones coexisted in the same tumor sample (HR = 1.49, 95% CI: 1.20-1.87). In two independent data sets, copy-number alterations affecting either <25% or >75% of a tumor's genome predicted reduced risk (HR = 0.15, 95% CI: 0.08-0.29). Mortality risk also declined when >4 clones coexisted in the sample, suggesting a trade-off between the costs and benefits of genomic instability. ITH and genomic instability thus have the potential to be useful measures that can universally be applied to all cancers.

Entrainment has been studied in a variety of contexts including music perception, dance, verbal communication, and motor coordination more generally. Here we seek to provide a unifying framework that incorporates the key aspects of entrainment as it has been studied in these varying domains. We propose that there are a number of types of entrainment that build upon pre-existing adaptations that allow organisms to perceive stimuli as rhythmic, to produce periodic stimuli, and to integrate the two using sensory feedback. We suggest that social entrainment is a special case of spatiotemporal coordination where the rhythmic signal originates from another individual. We use this framework to understand the function and evolutionary basis for coordinated rhythmic movement and to explore questions about the nature of entrainment in music and dance. The framework of entrainment presented here has a number of implications for the vocal learning hypothesis and other proposals for the evolution of coordinated rhythmic behavior across an array of species.

Abstract The ecology in which species live and evolve likely affects their health and vulnerability to diseases including cancer. Using 14,267 necropsy records across 244 vertebrate species, we tested if animals in low productivity habitats, with large habitat range, high body temperature and weight-inferred estimates of metabolic rates, and in high trophic levels (from lowest to highest: herbivores, invertivores, primary carnivores, and secondary carnivores) are linked with having increased prevalence of neoplasia. This study found that: (1) habitat productivity negatively correlated with the prevalence of malignancy and neoplasia across tissues, and malignancy and neoplasia in gastrointestinal tissues; (2) inferred metabolic rates negatively correlated with the prevalence of neoplasia; and (3) trophic levels positively correlated with malignancy and neoplasia prevalence in both mammals and non-mammals. However, only the correlations with trophic levels remained significant after Bonferroni corrections for multiple testing. There are several mechanisms that might explain these findings, including the biomagnification of carcinogens in higher trophic levels, as well as tradeoffs between cancer suppression versus reproduction and survival in low productivity environments.

Abstract Cancer is pervasive across multicellular species. Are there any patterns that can explain differences in cancer prevalence across species? Using 16,049 necropsy records for 292 species spanning three clades (amphibians, sauropsids and mammals) we found that neoplasia and malignancy prevalence increases with adult weight and decreases with gestation time, contrary to Peto’s Paradox. Evolution of cancer susceptibility appears to have undergone sudden shifts followed by stabilizing selection. Outliers for neoplasia prevalence include the common porpoise (<1.3%), the Rodrigues fruit bat (<1.6%) the black-footed penguin (<0.4%), ferrets (63%) and opossums (35%). Discovering why some species have particularly high or low levels of cancer may lead to a better understanding of cancer syndromes and novel strategies for the management and prevention of cancer.

Cancer is a disease that affects nearly all multicellular life, including birds. However, little is known about what factors explain the variance in cancer prevalence among species. Litter size is positively correlated with cancer prevalence in managed species of mammals, and larger body size, but not incubation or nestling period, is linked to tumor prevalence in wild birds. Also, birds that produce more elaborate sexual traits are expected to have fewer resources for cancer defenses and thus higher cancer prevalence. In this study, we examined whether cancer prevalence is associated with a wide variety of life history traits (clutch size, incubation length, body mass, lifespan, and the extent of sexual dimorphism) across 108 species of managed birds in 25 different zoological facilities, sanctuaries, and veterinary clinics. We found that clutch size was positively correlated with cancer and neoplasia (both benign and malignant) prevalence, even after controlling for body mass. Cancer prevalence was not associated with incubation length, body mass, lifespan, or sexual dimorphism. The positive correlations of clutch size with cancer prevalence and neoplasia prevalence suggest that there may be life-history trade-offs between reproductive investment and somatic maintenance (in the form of cancer prevention mechanisms) in managed birds.

Abstract There are no reports of cancer in sponges, despite them having somatic cell turnover, long lifespans and no specialized adaptive immune cells. In order to investigate whether sponges are cancer resistant, we exposed a species of sponge, Tethya wilhelma , to X-rays. We found that T. wilhelma can withstand 600 Gy of X-ray radiation. That is approximately 100 times the lethal dose for humans. A single high dose of X-rays did not induce cancer in sponges, providing the first experimental evidence of cancer resistance in the phylum, Porifera. Following X-ray exposure, we found an overexpression of genes involved in DNA repair, signaling transduction pathways and epithelial to mesenchymal transition. Sponges have the highest level of radiation resistance that has yet been observed in animals that have sustained somatic cell turnover. This may make them an excellent model system for studying cancer resistance and developing new approaches for cancer prevention and treatment.

Abstract Disease susceptibility and resistance comprise important factors in conservation, particularly in elephants. To determine genetic mechanisms underlying disease resistance and other unique elephant traits, we estimated 862 and 1,017 potential regulatory elements in Asian and African elephants, respectively. These elements are significantly enriched in both species with differentially expressed genes involved in immunity pathways, including tumor-necrosis factor which plays a role in the response to elephant endotheliotropic herpesvirus (EEHV). Population genomics analyses indicate that amplified TP53 retrogenes are maintained by purifying selection and may contribute to cancer resistance in elephants, including less malignancies in African vs. Asian elephants. Positive selection scans across elephant genomes revealed genes that may control iconic elephant traits such as tusk development, memory, and somatic maintenance. Our study supports the hypothesis that interspecies variation in gene regulation contributes to differential inflammatory responses leading to increased infectious disease and cancer susceptibility in Asian versus African elephants. Genomics can inform functional immunological studies which may improve both conservation for elephants and human therapies.

Abstract Trichoplax adhaerens is the simplest multicellular animal with tissue differentiation and somatic cell turnover. Like all other multicellular organisms, it should be vulnerable to cancer, yet there have been no reports of cancer in T. adhaerens , or any other placozoan. We investigated the cancer resistance of T. adhaerens , discovering that they are able to tolerate high levels of radiation damage (218.6 Gy). To investigate how T. adhaerens survive levels of radiation that are lethal to other animals, we examined gene expression after the X-ray exposure, finding overexpression of genes involved in DNA repair and apoptosis including the MDM2 gene. We also discovered that T. adhaerens extrudes clusters of inviable cells after X-ray exposure. T. adhaerens is a valuable model organism for studying the molecular, genetic and tissue-level mechanisms underlying cancer suppression.

In recent years there has been much interest in investigating the extent to which social status or prestige are related to an individual's degree of integration in social networks. It has been shown that, among hunter-gatherers, social characteristics of an individual based on social status or prestige, such foraging reputation, friendship popularity, and pro-social reputation, can influence the extent to which an individual is embedded in a social network. However, little is known regarding the extent to which height, a physical trait that in Western societies is often associated with social status, is associated in integration in social networks among small-scale hunter gatherers. Here, we investigated the relationship between height and a position an individual occupies in proximity networks among Hadza men (n = 30), hunter-gatherers living in Northern Tanzania. The results of our study show that height is not related to the position an individual maintains in proximity networks. We argue that, in a relatively egalitarian small-scale hunter-gatherer societies such as the Hadza, social interactions driving proximity networks might be influenced by social traits, such as popularity and hunting reputation, rather than physical traits, such as height.