Abstract The Xiamaling Formation in the North China Block contains a well-preserved 1400 Ma sedimentary sequence with a low degree of thermal maturity. Previous studies have confirmed the dynamic and complex nature of this evolving marine setting, including the existence of an oxygen-minimum zone, using multi-proxy approaches, including iron speciation, trace metal dynamics, and organic geochemistry. Here, we investigate the prevailing redox conditions during diagenesis via the biomarkers of rearranged hopanes from the finely laminated sediments of the organic-rich black shales in Units 2 and 3 of the Xiamaling Formation. We find that rearranged hopanes are prominent in the biomarker composition of the oxygen-minimum zone sediment, which is completely different from that of the sediment in the overlying anoxic strata. Since the transition process from hopanes to rearranged hopanes requires oxygen via oxidation at the C-l6 alkyl position of 17α(H)-hopanes, we infer that dissolved oxygen led to the transformation of hopane precursors into rearranged hopanes during the early stages of diagenesis. The use of hopanoid hydrocarbons as biomarkers of marine redox conditions has rarely been previously reported, and the hydrocarbon signatures point towards oxic bottom waters during the deposition of Unit 3 of the Xiamaling Formation, which is consistent with the earlier oxygen-minimum zone environmental interpretation of this Unit.

The evolution of Earth’s biota is intimately linked to the oxygenation of the oceans and atmosphere. We use the isotopic composition and concentration of molybdenum (Mo) in sedimentary rocks to explore this relationship. Our results indicate two episodes of global ocean oxygenation. The first coincides with the emergence of the Ediacaran fauna, including large, motile bilaterian animals, ca. 550–560 million year ago (Ma), reinforcing previous geochemical indications that Earth surface oxygenation facilitated this radiation. The second, perhaps larger, oxygenation took place around 400 Ma, well after the initial rise of animals and, therefore, suggesting that early metazoans evolved in a relatively low oxygen environment. This later oxygenation correlates with the diversification of vascular plants, which likely contributed to increased oxygenation through the enhanced burial of organic carbon in sediments. It also correlates with a pronounced radiation of large predatory fish, animals with high oxygen demand. We thereby couple the redox history of the atmosphere and oceans to major events in animal evolution.

Significance How have environmental constraints influenced the timing of animal evolution? It is often argued that oxygen first increased to sufficient levels for animal respiration during the Neoproterozoic Eon, 1,000 million to 542 million years ago, thus explaining the timing of animal evolution. We report geochemical evidence for deep-water oxygenation below an ancient oxygen minimum zone 1,400 million years ago. Oceanographic modeling constrains atmospheric oxygen to a minimum of ∼4% of today’s values, sufficient oxygen to have fueled early-evolved animal clades. Therefore, we suggest that there was sufficient atmospheric oxygen for animals long before the evolution of animals themselves, and that rising levels of Neoproterozoic oxygen did not contribute to the relatively late appearance of animal life on Earth.

Abstract A geologically rapid Neoproterozoic oxygenation event is commonly linked to the appearance of marine animal groups in the fossil record. However, there is still debate about what evidence from the sedimentary geochemical record—if any—provides strong support for a persistent shift in surface oxygen immediately preceding the rise of animals. We present statistical learning analyses of a large dataset of geochemical data and associated geological context from the Neoproterozoic and Palaeozoic sedimentary record and then use Earth system modelling to link trends in redox-sensitive trace metal and organic carbon concentrations to the oxygenation of Earth’s oceans and atmosphere. We do not find evidence for the wholesale oxygenation of Earth’s oceans in the late Neoproterozoic era. We do, however, reconstruct a moderate long-term increase in atmospheric oxygen and marine productivity. These changes to the Earth system would have increased dissolved oxygen and food supply in shallow-water habitats during the broad interval of geologic time in which the major animal groups first radiated. This approach provides some of the most direct evidence for potential physiological drivers of the Cambrian radiation, while highlighting the importance of later Palaeozoic oxygenation in the evolution of the modern Earth system.

Abstract Neuroblastoma is a childhood cancer believed to result from dysfunctional development. Its origin during embryogenesis remains poorly understood. The lack of appropriate models has hindered in-depth mapping of tumor-driving events. Here, we identify a novel tumor-suppressor gene that predicts poor survival in high-risk disease, by applying bulk and single cell RNA sequencing data of neuroblastoma and human fetal adrenal glands. Trunk neural crest-specific MOXD1 discriminates cell populations during normal and tumor development, with implications for deciphering neuroblastoma cell origin. We created an embryonic conditional knockout model and show that cell type-specific loss of MOXD1 leads to disrupted organ homeostasis and failed adrenal gland formation, home for neuroblastoma. We show that MOXD1 is a tumor suppressor gene in zebrafish, chick, and mice in vivo models. One-Sentence Summary Neural crest-specific MOXD1 is a de novo tumor-suppressor gene in childhood cancers arising during embryogenesis.

Abstract Background Moderate-to-severe traumatic brain injury (TBI) has a global mortality rate of about 30%, resulting in acquired life-long disabilities in many survivors. To potentially improve outcomes in this TBI population, the management of secondary injuries, particularly the failure of cerebrovascular reactivity (assessed via the pressure reactivity index; PRx, a correlation between intracranial pressure (ICP) and mean arterial blood pressure (MAP)), has gained interest in the field. However, derivation of PRx requires high-resolution data and expensive technological solutions, as calculations use a short time-window, which has resulted in it being used in only a handful of centers worldwide. As a solution to this, low resolution (longer time-windows) PRx has been suggested, known as Long-PRx or LPRx. Though LPRx has been proposed little is known about the best methodology to derive this measure, with different thresholds and time-windows proposed. Furthermore, the impact of ICP monitoring on cerebrovascular reactivity measures is poorly understood. Hence, this observational study establishes critical thresholds of LPRx associated with long-term functional outcome, comparing different time-windows for calculating LPRx as well as evaluating LPRx determined through external ventricular drains (EVD) vs intraparenchymal pressure device (IPD) ICP monitoring. Methods The study included a total of n = 435 TBI patients from the Karolinska University Hospital. Patients were dichotomized into alive vs. dead and favorable vs. unfavorable outcomes based on 1-year Glasgow Outcome Scale (GOS). Pearson’s chi-square values were computed for incrementally increasing LPRx or ICP thresholds against outcome. The thresholds that generated the greatest chi-squared value for each LPRx or ICP parameter had the highest outcome discriminatory capacity. This methodology was also completed for the segmentation of the population based on EVD, IPD, and time of data recorded in hospital stay. Results LPRx calculated with 10–120-min windows behaved similarly, with maximal chi-square values ranging at around a LPRx of 0.25–0.35, for both survival and favorable outcome. When investigating the temporal relations of LPRx derived thresholds, the first 4 days appeared to be the most associated with outcomes. The segmentation of the data based on intracranial monitoring found limited differences between EVD and IPD, with similar LPRx values around 0.3. Conclusion Our work suggests that the underlying prognostic factors causing impairment in cerebrovascular reactivity can, to some degree, be detected using lower resolution PRx metrics (similar found thresholding values) with LPRx found clinically using as low as 10 min-by-minute samples of MAP and ICP. Furthermore, EVD derived LPRx with intermittent cerebrospinal fluid draining, seems to present similar outcome capacity as IPD. This low-resolution low sample LPRx method appears to be an adequate substitute for the clinical prognostic value of PRx and may be implemented independent of ICP monitoring method when PRx is not feasible, though further research is warranted.

ABSTRACT Horizontal gene transfer is one of the most important drivers of bacterial evolution. Transformation by uptake of extracellular DNA is traditionally not considered to be an effective mode of gene acquisition, simply because extracellular DNA is degraded in a matter of days when it is suspended in e.g. seawater. Mineral surfaces are, however, known to preserve DNA in the environment, and sedimentary ancient DNA studies have solidified that there are considerable amounts of fragmented DNA stored in sediments world-wide. Recently the age span of stored DNA was increased to at least 2 Ma. Here, we highlight that fragmented ancient DNA can be fueling the evolution of contemporary bacteria and advocate to consider this route for genetic variation in evolutionary history. We show that Acinetobacter baylyi can incorporate 60 bp DNA fragments adsorbed to a wide range of common sedimentary minerals and that the transformation frequencies scale with the mineral surface properties. Further, our results point to interfacial geochemical and sedimentologic processes as facilitators of evolutionary innovation where DNA-molecules are specific to the environment and the processes providing new DNA molecules may also provide the need to evolve. In contrast to heritable stochastic mutations as proposed by Darwin, the access by which bacteria acquire new genomic material at times with increased stress and also needs, would indicate a non-random mechanism that may propel evolution in a non-stochastic manner.

Therapeutic resistance continues to impede overall survival rates for those affected by cancer. Although driver genes are associated with diverse cancer types, a scarcity of instrumental methods for predicting therapy response or resistance persists. Therefore, the impetus for designing predictive tools for therapeutic response is crucial and tools based on machine learning open new opportunities. Here, we present an easily accessible platform dedicated to Clear, Legible, Explainable, Transparent, and Elucidative (CLETE) yet wholly modifiable binary classification models. Our platform encompasses both unsupervised and supervised feature selection options, hyperparameter search methodologies, under-sampling and over-sampling methods, and normalization methods, along with fifteen machine learning algorithms. The platform furnishes a k-fold receiver operating curve (ROC) - area under the curve (AUC) and accuracy plots, permutation feature importance, SHapley Additive exPlanations (SHAP) plots, and Local Interpretable Model-agnostic Explanations (LIME) plots to interpret the model and individual predictions. We have deployed a unique custom metric for hyperparameter search, which considers both training and validation scores, thus ensuring a check on under or over-fitting. Moreover, we introduce an innovative scoring method, NegLog2RMSL, which incorporates both training and test scores for model evaluation that facilitates the evaluation of models via multiple parameters. In a bid to simplify the user interface, we provide a graphical interface that sidesteps programming expertise and is compatible with both Windows and Mac OS. Platform robustness has been validated using pharmacogenomic data for 23 drugs across four diseases and holds the potential for utilization with any form of tabular data.