Executive summary Microbes are all pervasive in their distribution and influence on the functioning and well‐being of humans, life in general and the planet. Microbially‐based technologies contribute hugely to the supply of important goods and services we depend upon, such as the provision of food, medicines and clean water. They also offer mechanisms and strategies to mitigate and solve a wide range of problems and crises facing humanity at all levels, including those encapsulated in the sustainable development goals (SDGs) formulated by the United Nations. For example, microbial technologies can contribute in multiple ways to decarbonisation and hence confronting global warming, provide sanitation and clean water to the billions of people lacking them, improve soil fertility and hence food production and develop vaccines and other medicines to reduce and in some cases eliminate deadly infections. They are the foundation of biotechnology, an increasingly important and growing business sector and source of employment, and the centre of the bioeconomy , Green Deal , etc. But, because microbes are largely invisible, they are not familiar to most people, so opportunities they offer to effectively prevent and solve problems are often missed by decision‐makers, with the negative consequences this entrains. To correct this lack of vital knowledge, the International Microbiology Literacy Initiative–the IMiLI–is recruiting from the global microbiology community and making freely available, teaching resources for a curriculum in societally relevant microbiology that can be used at all levels of learning. Its goal is the development of a society that is literate in relevant microbiology and, as a consequence, able to take full advantage of the potential of microbes and minimise the consequences of their negative activities. In addition to teaching about microbes, almost every lesson discusses the influence they have on sustainability and the SDGs and their ability to solve pressing problems of societal inequalities. The curriculum thus teaches about sustainability, societal needs and global citizenship. The lessons also reveal the impacts microbes and their activities have on our daily lives at the personal, family, community, national and global levels and their relevance for decisions at all levels. And, because effective, evidence‐based decisions require not only relevant information but also critical and systems thinking, the resources also teach about these key generic aspects of deliberation. The IMiLI teaching resources are learner‐centric, not academic microbiology‐centric and deal with the microbiology of everyday issues. These span topics as diverse as owning and caring for a companion animal, the vast range of everyday foods that are produced via microbial processes, impressive geological formations created by microbes, childhood illnesses and how they are managed and how to reduce waste and pollution. They also leverage the exceptional excitement of exploration and discovery that typifies much progress in microbiology to capture the interest, inspire and motivate educators and learners alike. The IMiLI is establishing Regional Centres to translate the teaching resources into regional languages and adapt them to regional cultures, and to promote their use and assist educators employing them. Two of these are now operational. The Regional Centres constitute the interface between resource creators and educators–learners. As such, they will collect and analyse feedback from the end‐users and transmit this to the resource creators so that teaching materials can be improved and refined, and new resources added in response to demand: educators and learners will thereby be directly involved in evolution of the teaching resources. The interactions between educators–learners and resource creators mediated by the Regional Centres will establish dynamic and synergistic relationships–a global societally relevant microbiology education ecosystem–in which creators also become learners, teaching resources are optimised and all players/stakeholders are empowered and their motivation increased. The IMiLI concept thus embraces the principle of teaching societally relevant microbiology embedded in the wider context of societal, biosphere and planetary needs, inequalities, the range of crises that confront us and the need for improved decisioning, which should ultimately lead to better citizenship and a humanity that is more sustainable and resilient. Abstract The biosphere of planet Earth is a microbial world: a vast reactor of countless microbially driven chemical transformations and energy transfers that push and pull many planetary geochemical processes, including the cycling of the elements of life, mitigate or amplify climate change (e.g., Nature Reviews Microbiology, 2019, 17, 569) and impact the well‐being and activities of all organisms, including humans. Microbes are both our ancestors and creators of the planetary chemistry that allowed us to evolve (e.g., Life's engines: How microbes made earth habitable, 2023). To understand how the biosphere functions, how humans can influence its development and live more sustainably with the other organisms sharing it, we need to understand the microbes. In a recent editorial (Environmental Microbiology, 2019, 21, 1513), we advocated for improved microbiology literacy in society. Our concept of microbiology literacy is not based on knowledge of the academic subject of microbiology, with its multitude of component topics, plus the growing number of additional topics from other disciplines that become vitally important elements of current microbiology. Rather it is focused on microbial activities that impact us–individuals/communities/nations/the human world–and the biosphere and that are key to reaching informed decisions on a multitude of issues that regularly confront us, ranging from personal issues to crises of global importance. In other words, it is knowledge and understanding essential for adulthood and the transition to it, knowledge and understanding that must be acquired early in life in school. The 2019 Editorial marked the launch of the International Microbiology Literacy Initiative, the IMiLI. Here, we present our concept of how microbiology literacy may be achieved and the rationale underpinning it; the type of teaching resources being created to realise the concept and the framing of microbial activities treated in these resources in the context of sustainability, societal needs and responsibilities and decision‐making; and the key role of Regional Centres that will translate the teaching resources into local languages, adapt them according to local cultural needs, interface with regional educators and develop and serve as hubs of microbiology literacy education networks. The topics featuring in teaching resources are learner‐centric and have been selected for their inherent relevance, interest and ability to excite and engage. Importantly, the resources coherently integrate and emphasise the overarching issues of sustainability, stewardship and critical thinking and the pervasive interdependencies of processes. More broadly, the concept emphasises how the multifarious applications of microbial activities can be leveraged to promote human/animal, plant, environmental and planetary health, improve social equity, alleviate humanitarian deficits and causes of conflicts among peoples and increase understanding between peoples (Microbial Biotechnology, 2023, 16(6), 1091–1111). Importantly, although the primary target of the freely available (CC BY‐NC 4.0) IMiLI teaching resources is schoolchildren and their educators, they and the teaching philosophy are intended for all ages, abilities and cultural spectra of learners worldwide: in university education, lifelong learning, curiosity‐driven, web‐based knowledge acquisition and public outreach. The IMiLI teaching resources aim to promote development of a global microbiology education ecosystem that democratises microbiology knowledge.

Abstract Some fungi have been domesticated for food production, with genetic differentiation between populations from food and wild environments, and food populations often acquiring beneficial traits through horizontal gene transfers (HGTs). Studying their adaptation to human-made substrates are of fundamental and applied importance, for understanding adaptation processes and for further strain improvement. We studied here the population structures and phenotypes of two distantly related Penicillium species used for dry-cured meat production, P. nalgiovense , the most common species in the dry-cured meat food industry, and P. salamii , used locally by farms. Both species displayed low genetic diversity, lacking differentiation between strains isolated from dry-cured meat and those from other environments. Nevertheless, the strains collected from dry-cured meat within each species displayed slower proteolysis and lipolysis than their wild conspecifics, and those of P. nalgiovense were whiter. Phenotypically, the non-dry-cured meat strains were more similar to their sister species than to their conspecific dry-cured meat strains, indicating an evolution of specific phenotypes in dry-cured meat strains. A comparison of available Penicillium genomes from various environments revealed HGTs, particularly between P. nalgiovense and P. salamii (representing almost 1.5 Mb of cumulative length). HGTs additionally involved P. biforme , also found in dry-cured meat products. We further detected positive selection based on amino-acid changes. Our findings suggest that selection by humans has shaped the P. salamii and P. nalgiovense populations used for dry-cured meat production, which constitutes domestication. Several genetic and phenotypic changes were similar in P. salamii , P. nalgiovense, and P. biforme , indicating convergent adaptation to the same human-made environment. Our findings have implications for fundamental knowledge on adaptation and for the food industry: the discovery of different phenotypes and of two mating types paves the way for strain improvement by conventional breeding, to elucidate the genomic bases of beneficial phenotypes and to generate diversity.

Abstract Domestication is an excellent model for studying adaptation processes, involving recent adaptation and diversification, convergence following adaptation to similar conditions, as well as degeneration of unused functions. Geotrichum candidum is a fungus used for cheese making and is also found in other environments such as soil and plants. By analyzing whole-genome data from 98 strains, we found that all strains isolated from cheese formed a monophyletic clade. Within the cheese clade, we identified three genetically differentiated populations and we detected footprints of recombination and admixture. The genetic diversity in the cheese clade was similar as that in the wild clade, suggesting the lack of strong bottlenecks. Commercial starter strains were scattered across the cheese clade, thus not constituting a single clonal lineage. The cheese populations were phenotypically differentiated from other populations, with a slower growth on all media, even cheese, a prominent production of typical cheese volatiles and a lower proteolytic activity. One of the cheese clusters encompassed all soft goat cheese strains, suggesting an effect of cheese-making practices on differentiation. Another of the cheese populations seemed to represent a more advanced stage of domestication, with stronger phenotypic differentiation from the wild clade, harboring much lower genetic diversity, and phenotypes more typical of cheese fungi, with denser and fluffier colonies and a greater ability of excluding cheese spoiler fungi. Cheese populations lacked two beta lactamase-like genes present in the wild clade, involved in xenobiotic clearance, and displayed higher contents of transposable elements, likely due to relaxed selection. Our findings suggest the existence of genuine domestication in G. candidum , which led to diversification into different varieties with contrasted phenotypes. Some of the traits acquired by cheese strains indicate convergence with other, distantly related fungi used for cheese maturation.

Abstract Domestication is an excellent case study for understanding adaptation and multiple fungal lineages have been domesticated for fermenting food products. Studying domestication in fungi has thus both fundamental and applied interest. Genomic studies have revealed the existence of four populations within the blue-cheese-making fungus Penicillium roqueforti . The two cheese populations show footprints of domestication, but the adaptation of the two non-cheese populations to their ecological niches ( i.e . silage/spoiled food and lumber/spoiled food) has not been investigated yet. Here, we reveal the existence of a new P. roqueforti population, specific to French Termignon cheeses, produced using small-scale traditional practices, with spontaneous blue mould colonisation. This Termignon population is genetically differentiated from the four previously identified populations, providing a novel source of genetic diversity for cheese making. Phenotypically, the non-Roquefort cheese population was the most differentiated, with specific traits beneficial for cheese making, in particular higher tolerance to salt, to acidic pH and to lactic acid. Our results support the view that this clonal population, used for many cheese types in multiple countries, is a domesticated lineage on which humans exerted strong selection. The Termignon population displayed substantial genetic diversity, both mating types, horizontally transferred regions previously detected in the non-Roquefort population, and intermediate phenotypes between cheese and non-cheese populations. The lumber/spoiled food and silage/spoiled food populations were not more tolerant to crop fungicides but showed faster growth in various carbon sources ( e.g . dextrose, pectin, sucrose, xylose and/or lactose), which can be beneficial in their ecological niches. Such contrasted phenotypes between P. roqueforti populations, with beneficial traits for cheese-making in the cheese populations and enhanced ability to metabolise sugars in the lumber/spoiled food population, support the inference of domestication in cheese fungi and more generally of adaptation to anthropized environments.

Domestication involves recent adaptation under strong human selection and rapid diversification, and therefore constitutes a good model for studies of these processes. We studied the domestication of the emblematic white mold Penicillium camemberti, used for the maturation of soft cheeses, such as Camembert and Brie, about which surprisingly little was known, despite its economic and cultural importance. Whole genome-based analyses of genetic relationships and diversity revealed that an ancient domestication event led to the emergence of the gray-green P. biforme mold used in cheese-making, from the blue-green wild P. fuscoglaucum fungus. Another much more recent domestication event led to the generation of the P. camemberti clonal lineage from P. biforme. Both these domestication events were associated with strong bottlenecks. Penicillium biforme displayed signs of phenotypic adaptation to cheese-making relative to P. fuscoglaucum, in terms of its whiter color, faster growth on cheese medium under cave conditions, lower levels of toxin production and greater ability to prevent the growth of other fungi. The P. camemberti lineage displayed even stronger signs of domestication for all these phenotypic features. We also identified two differentiated P. camemberti lineages linked to different kinds of cheeses with contrasted phenotypic features in terms of color, growth, toxin production and competitive ability. We have, thus, identified footprints of domestication in these fungi, with genetic differentiation between cheese and wild strains and specific phenotypic traits beneficial for cheese-making. This study has not only fundamental implications for our understanding of domestication but can also have important impacts on cheese-making.

Human-related environments, including food and clinical settings, present microorganisms with atypical and challenging conditions that necessitate adaptation. Several cases of novel horizontally acquired genetic material associated with adaptive traits have been recently described, contained within giant transposons named Starships. While several Starships have been recently found in domesticated species, the extent of their impact on the evolution of human-associated fungi remains unknown. Here, we investigated whether Starships have shaped the genomes of two major genera of fungi occurring in food and clinical environments, Aspergillus and Penicillium. Using seven independent domestication events, we found in all cases that the domesticated strains or species exhibited significantly greater Starship content compared with close relatives from non-human-related environments. We found a similar pattern in clinical contexts. Our findings have clear implications for agriculture, human health and the food industry as we implicate Starships as a widely recurrent mechanism of gene transfer aiding the rapid adaptation of fungi to novel environments.

Domestication provides an excellent framework for studying adaptive divergence. Using population genomics and phenotypic assays, we reconstructed the domestication history of the blue cheese mold Penicillium roqueforti. We showed that this fungus was domesticated twice independently. The population used in Roquefort originated from an old domestication event associated with weak bottlenecks and exhibited traits beneficial for pre-industrial cheese production (slower growth in cheese and greater spore production on bread, the traditional multiplication medium). The other cheese population originated more recently from the selection of a single clonal lineage, was associated to all types of blue cheese worldwide but Roquefort, and displayed phenotypes more suited for industrial cheese production (high lipolytic activity, efficient cheese cavity colonization ability and salt tolerance). We detected genomic regions affected by recent positive selection and putative horizontal gene transfers. This study sheds light on the processes of rapid adaptation and raises questions about genetic resource conservation.

Abstract Outbreaks of fungal disease have devastated plants and animals throughout history. Over the past century, the repeated emergence of coffee wilt disease caused by the fungal pathogen Fusarium xylarioides severely impacted coffee production across sub-Saharan Africa. To improve the disease management of such pathogens, it is crucial to understand their genetic structure and evolutionary potential. We compared the genomes of 13 historic strains spanning six decades and multiple disease outbreaks to investigate population structure and host specialisation. We found F. xylarioides comprises at least four distinct lineages: one host-specific to Coffea arabica , one to C. canephora var. robusta , and two historic lineages isolated from various Coffea species. Mapping variation onto a new long-read reference genome showed that host-specificity appears to be acquired through horizontal transfer of effector genes from members of the F. oxysporum species complex. This species complex is known to cause wilt disease in over 100 plant species. Multiple transfers into the F. xylarioides populations matched to different parts of the F. oxysporum mobile pathogenicity chromosome and were enriched in effector genes and transposons. Effector genes in this region and other horizontally transferred carbohydrate-active enzymes important in the breakdown of plant cell walls were shown by transcriptomics to be highly expressed during infection of C. arabica by the fungal arabica strains. Widespread sharing of specific transposons between F. xylarioides and F. oxysporum , and the presence of large Starship elements, indicate that transposons were involved in horizontal transfers. Our results support the hypothesis that horizontal gene transfers contributed to the repeated emergence of this fungal disease.

We respond to a recent reanalysis of single nucleus sequence data from Chen et al. 2018 eLife, which indicated that evidence of inter-nuclear recombination in dikaryotic arbuscular mycorrhizal fungi decreases when heterozygous, duplicated sites being supported by a less than 5 reads, are removed from the dataset. Here, we show that applying a more stringent methodology for filtering SNP calls that focuses exclusively on single copy and homozygous regions with at least 5 reads supporting a given SNP, still recovers several hundreds putative inter-nucleus recombination events within the same dataset. We also provide evidence for retaining SNPs supported by less than 5 reads for genotyping individual nuclei using the same dataset.