Abstract Drosophila melanogaster is an important model for antiviral immunity in arthropods, but very few DNA viruses have been described from the family Drosophilidae. This deficiency limits our opportunity to use natural host-pathogen combinations in experimental studies, and may bias our understanding of the Drosophila virome. Here we report fourteen DNA viruses detected in a metagenomic analysis of approximately 6500 pool-sequenced Drosophila , sampled from 47 European locations between 2014 and 2016. These include three new Nudiviruses, a new and divergent Entomopox virus, a virus related to Leptopilina boulardi filamentous virus, and a virus related to Musca domestica salivary gland hypertrophy virus. We also find an endogenous genomic copy of Galbut virus, a dsRNA Partitivirus, segregating at very low frequency. Remarkably, we find that Drosophila Vesanto virus, a small DNA virus previously described as a Bidnavirus, may be composed of up to 12 segments and represent a new lineage of segmented DNA viruses. Two of the DNA viruses, Drosophila Kallithea nudivirus and Drosophila Vesanto virus are relatively common, found in 2% or more of wild flies. The others are rare, with many likely to be represented by a single infected fly. We find that virus prevalence in Europe reflects the prevalence seen in publicly-available datasets, with Drosophila Kallithea nudivirus and Drosophila Vesanto virus the only ones commonly detectable in public data from wild-caught flies and large population cages, and the other viruses being rare or absent. These analyses suggest that DNA viruses are at lower prevalence than RNA viruses in D. melanogaster , and may be less likely to persist in laboratory cultures. Our findings go some way to redressing an earlier bias toward RNA virus studies in Drosophila , and lay the foundation needed to harness the power of Drosophila as a model system for the study of DNA viruses.

Genetic variation is the fuel of evolution, with standing genetic variation especially important for short-term evolution and local adaptation. To date, studies of spatio-temporal patterns of genetic variation in natural populations have been challenging, as comprehensive sampling is logistically difficult, and sequencing of entire populations costly. Here, we address these issues using a collaborative approach, sequencing 48 pooled population samples from 32 locations, and perform the first continent-wide genomic analysis of genetic variation in European Drosophila melanogaster . Our analyses uncover longitudinal population structure, provide evidence for continent-wide selective sweeps, identify candidate genes for local climate adaptation, and document clines in chromosomal inversion and transposable element frequencies. We also characterise variation among populations in the composition of the fly microbiome, and identify five new DNA viruses in our samples.

The allopatric model of speciation has dominated our understanding of speciation biology and biogeography since the Modern Synthesis. It is uncontroversial because the cessation of gene flow during allopatry will allow reproductive isolation to readily emerge as a by-product of evolutionary divergence. However, whether allopatric speciation is common has rarely been systematically tested across a continuum of closely-related species. Here, we fit a range of demographic models of evolutionary divergence to whole-genome sequence data from 93 pairs of Drosophila species to infer speciation histories and levels of post-divergence gene flow. We find that speciation with gene flow is common, even between currently allopatric pairs of species. Estimates of historical gene flow are not predicted by current range overlap, nor is there convincing support that secondary contact commonly leads to the cessation of gene flow as predicted by models of reinforcement. Instead, our analyses suggest that most speciation processes involve some long-term gene flow perhaps due to repeated cycles of allopatry and contact, without requiring an extensive allopatric phase.

Testing for conserved and novel mechanisms underlying phenotypic evolution requires a diversity of genomes available for comparison spanning multiple independent lineages. For example, complex social behavior in insects has been investigated primarily with eusocial lineages, nearly all of which are Hymenoptera. If conserved genomic influences on sociality do exist, we need data from a wider range of taxa that also vary in their levels of sociality. Here we present information on the genome of the subsocial beetle Nicrophorus vespilloides, a species long used to investigate evolutionary questions of complex social behavior. We used this genome to address two questions. First, does life history predict overlap in gene models more strongly than phylogenetic groupings? Second, like other insects with highly developed social behavior but unlike other beetles, does N. vespilloides have DNA methylation? We found the overlap in gene models was similar between N. vespilloides and all other insect groups regardless of life history. Unlike previous studies of beetles, we found strong evidence of DNA methylation, which allows this species to be used to address questions about the potential role of methylation in social behavior. The addition of this genome adds a coleopteran resource to answer questions about the evolution and mechanistic basis of sociality.

Secondary trait loss is widespread and has profound consequences, from generating diversity to driving adaptation. Sexual trait loss is particularly common. Its genomic impact is challenging to reconstruct because most reversals occurred in the distant evolutionary past and must be inferred indirectly, and questions remain about the extent of disruption caused by pleiotropy, altered gene expression and loss of homeostasis. We tested the genomic signature of recent sexual signal loss in Hawaiian field crickets, Teleogryllus oceanicus. Song loss is controlled by a sex-linked Mendelian locus, flatwing, which feminises male wings by erasing sound-producing veins. This variant spread rapidly under pressure from an eavesdropping parasitoid fly. We sequenced, assembled and annotated the T. oceanicus genome, produced a high-density linkage map, and localised flatwing on the X chromosome. We characterised pleiotropic effects of flatwing, including changes in embryonic gene expression and alteration of another sexual signal, chemical pheromones. Song loss is associated with pleiotropy, hitchhiking and genome-wide regulatory disruption which feminises flatwing male pheromones. The footprint of recent adaptive trait loss illustrates R. A. Fisher's influential prediction that variants with large mutational effect sizes can invade genomes during the earliest stages of adaptation to extreme pressures, despite having severely disruptive genomic consequences.

Abstract Understanding the phylogeographic history of a group and identifying the factors contributing to speciation is an important challenge in evolutionary biology. Vicariance has clearly played a major role in diversification across diverse groups of organisms, but how this interacts with intrinsic biological features such as changes in reproductive system or sexual selection is less well understood. The Goodeinae are a Mexican endemic group of live-bearing fish. Here, we develop genomic resources for species within the Goodeinae and use phylogenomic approaches to characterise their evolutionary history. We sequenced, assembled and annotated the genomes of four new Goodeinae genomes, including A. toweri , the only matrotrophic live-bearing fish without a trophotaenia in the group. We produced a phylogeny of the Goodeinae and estimate timings of species divergence. We determined the extent and timing of introgression between the species to assess if this may have occurred during an early radiation, or in more recent episodes of secondary contact. We also analyse patterns in the changes of effective population size for the species and examine the time course of expansion and decline. We used branch-site models to detect genome-wide positive selection across Goodeinae , and we specifically ask if this differs in A. toweri , where reversal of placental viviparity has recently occurred. We find that Goodeinae diverged rapidly, with reductions in effective population size after each split. Contrary to expectations, we find evidence of gene flow between geographically isolated species, suggesting vicariant speciation was supplemented by limited post-speciation gene flow, potentially as a result of river piracy. Genes under positive selection in the group are likely to be associated with the switch to live-bearing. Overall, our studies suggest that both volcanism driven vicariance and changes in reproductive mode influenced radiation in the Goodeinae.