The impact of human activities on the spread and on the persistence of antibiotic resistances in the environment is still far from being understood. The natural background of resistances is influenced by human activities, and the wastewater treatment plants (WWTPs) are among the main sources of the release of antibiotic resistance into the environment. The various treatments of WWTPs provide a number of different environmental conditions potentially favoring the selection of antibiotic resistance genes (ARGs) and thereby their well-documented spread in the environment. Although the distribution of different ARGs in WWTPs has been deeply investigated, very little is known on the ecology and on the molecular mechanisms underlying the selection of specific ARGs. This study investigates the fate of diverse ARGs, heavy metal resistance genes (HMRGs) and of a mobile element (the class I integron) in three WWTPs. Abundances of the different genetic markers were correlated to each other and their relation to biotic and abiotic factors (total organic carbon, total nitrogen, prokaryotic cell abundance and its relative distribution in single cells and aggregates) influencing the microbial communities in the different treatment phases in three WWTPs, were investigated. Water samples were analyzed for the abundance of six ARGs (tetA, sulII, blaTEM, blaCTXM, ermB, and qnrS), two HMRGs (czcA and arsB), and of the class I integron (int1). The measured variables clustered in two well-defined groups, the first including tetA, ermB, qnrS and the different biotic and abiotic factors, and a second group around the genes sulII, czcA, arsB and int1. Moreover, the dynamics of sulII, HMRGs, and int1 correlated strongly. Our results suggest a potentially crucial role of HMRGs in the spread, mediated by mobile elements, of some ARGs, i.e. sulII. The possibility of a relation between heavy metal contamination and the spread of ARGs in WWTPs calls for further research to clarify the mechanisms of co-selection and their ecology, in order to implement the removal efficiency of the applied treatments.

Aquatic ecosystems are crucial in the antimicrobial resistance cycle. While intracellular DNA has been extensively studied to understand human activity's impact on antimicrobial resistance gene (ARG) dissemination, extracellular DNA is frequently overlooked. This study examines the effect of anthropogenic water pollution on microbial community diversity, the resistome, and ARG dissemination. We analyzed intracellular and extracellular DNA from wastewater treatment plant effluents and lake surface water by shotgun sequencing. We also conducted experiments to evaluate anthropogenic pollution's effect on transforming extracellular DNA (using Gfp-plasmids carrying ARGs) within a natural microbial community. Chemical analysis showed treated wastewater had higher anthropogenic pollution-related parameters than lake water. The richness of microbial community, antimicrobial resistome, and high-risk ARGs was greater in treated wastewaters than in lake waters both for intracellular and extracellular DNA. Except for the high-risk ARGs, richness was significantly higher in intracellular than in extracellular DNA. Several ARGs were associated with mobile genetic elements and located on plasmids. Furthermore, Gfp-plasmid transformation within a natural microbial community was enhanced by anthropogenic pollution levels. Our findings underscore anthropogenic pollution's pivotal role in shaping microbial communities and their antimicrobial resistome. Additionally, it may facilitate ARG dissemination through extracellular DNA plasmid uptake.

The management of Invasive Alien Species (IAS) is often hindered by ecological, social and economic factors, resulting in inadequate biodiversity protection and inefficient use of public money. A clear example of such inefficient management in aquatic ecosystems is the European catfish Silurus glanis L. in southern Europe. Native to central Eurasia, S. glanis is an emblematic and controversial freshwater fish, being the subject of extensive and profitable trophy angling in central Europe and of commercial fishing in eastern Europe. Concurrently, in western and southern Europe where it was introduced in the XIX century, S. glanis is considered a problematic invader. The lack of comprehensive information on S. glanis invasive populations has limited effective management, which is critical to successfully control the spread and minimize negative impacts on native ecosystems and species. LIFE PREDATOR, started in September 2022 with a budget of € 2.85 million and a consortium of six partners from three countries, aims at developing a multidisciplinary and transnational approach to control established populations of S. glanis , and prevent further spreading and future introductions in southern European lakes and reservoirs. The project will develop and test an early warning system based on eDNA and citizen science and identify the most effective and selective capture techniques to reduce the abundance of catfish, particularly in Natura 2000 lakes, actively involving anglers and professional fishermen on this. Massive raising awareness campaigns will be conducted targeting anglers but also the general public, and protocols and best practices will be transferred to management authorities. For the long-term sustainability of the project, a South European Management Group will be created. Additionally, in northern Italy, where the catfish invasion is more advanced, a local circular economy will be implemented, involving the increase in fishing pressure by encouraging catfish consumption as food.

Abstract This study shows that Escherichia coli can be temporarily enriched in zooplankton in natural conditions and that these bacteria can belong to different phylogroups and sequence types including environmental as well as clinical and animal isolates. We isolated 10 E. coli strains and sequenced the genomes of two of them. Phylogenetically the two isolates were closer to strains isolated from poultry meat than with freshwater E. coli , albeit their genomes were smaller than those from poultry. After isolation and fluorescent protein tagging of strains ED1 and ED157 we show that Daphnia sp. can take up these strains and release them alive again, thus forming a temporary host for E. coli . In a chemostat experiment we show that the association does not prolong the bacterial long-term survival, but that at low abundances it does also not significantly reduce the bacterial numbers. We demonstrate that E. coli does not belong to the core microbiota of Daphnia , suffers from competition by the natural microbiota of Daphnia , but can profit from its carapax to survive in water. All in all, this study suggests that the association of E. coli to Daphnia is only temporary but that the cells are viable therein and this might allow encounters with other bacteria for genetic exchange and potential genomic adaptations to the freshwater environment. Importance The contamination of freshwaters with faecal derived bacteria is of major concern regarding drinking water acquisition and recreational activities. Ecological interactions promoting their persistence are still very scarcely studied. This study, which analyses the survival of E. coli in the presence of zooplankton, is thus of ecological as well as water safety relevance.

Abstract Wastewater treatment plants (WWTP) effluents can release microbiological pollutants, including the int I1 gene (integrases of class 1 integrons), which has been proposed as a target for monitoring anthropogenic pollution in surface waters. This gene has also a strong correlation with antibiotic resistance, making of it an important proxy to evaluate the level of genetic contamination in aquatic environments. he ecological factors that influence the abundance and dynamics of intI 1 within natural water bodies are largely unknown. To better understand the fate of class 1 integrons in aquatic systems, we resorted to classical limnological monitoring of intI 1 over multiple years. We also conducted experiments to elucidate the impact of Daphnia grazing on its abundance. The monitoring of different size fractions of the Lake Maggiore microbial community has shown a particle-bound life-style for intI 1-harbouring bacteria. Most of the bacteria hosting intI 1, originating from both a wastewater effluent that discharges intro Lake Maggiore and lake water itself, grow on particulate substrates in open waters, making them particularly vulnerable to grazing by large filter feeders such as Daphnia . Daphnia grazing is independent from the origin (lake water or wastewater) of the bacterial genera; it selectively removes bacteria that are present in aggregates or even filamentous forms from both origins. To understand if intI 1 is related to viable bacteria or just DNA residues, it is important to study the persistence of class 1 integrons with their gene cassettes, which often contain antibiotic resistance genes in freshwater ecosystems. Significance Statement While faecal pollution of freshwaters is commonly monitored, genetic pollution through wastewater treatment plant outflows, such as antibiotic resistance genes, is difficult to monitor due to the diverse nature of genes present. The intI 1 gene is proposed as a proxy for anthropogenic pollution; however, there is a major lack of understanding regarding the persistence of this gene in freshwaters. In this study, we demonstrate that intI 1 in freshwaters is associated with both the natural microbial community and allochthonous microbes arriving from wastewater. Furthermore, we show that intI 1 harbouring bacteria preferentially reside in the aggregated microbial fraction and are easily removed by zooplankton grazing. This study is the first limnological investigation of this gene and highlights a significant gap in our knowledge regarding the ecology of class 1 integrons. Genetic pollution of surface waters is however a global problem and of very broad interest on the one hand, on the other hand, the question of the establishment of an allochthonous gene into a natural microbial community is also an interesting fundamental question in ecology, thus this study has both more applied and more fundamental aspects. Therefore, we consider it perfect for the readership of L&O.

ABSTRACT Phylosymbiosis, the association between the phylogenetic relatedness of hosts and the composition of their microbial communities, is a widespread phenomenon in diverse animal taxa. However, the generality of the existence of such a pattern has been questioned in many animals across the tree of life, including small‐sized aquatic invertebrates. This study aims to investigate the microbial communities associated with poorly known marine interstitial nemerteans to uncover their microbiota diversity and assess the occurrence of phylosymbiosis. Specimens from various Central American sites were analyzed using morphology‐based taxonomy and molecular techniques targeting the host 18S rRNA gene whereas their microbial association was analyzed by targeting the prokaryotic 16S rRNA gene. Phylogenetic and statistical analyses were conducted to examine the potential effects of host nemertean taxa and sampling locations on the host‐associated microbial communities. The results provide compelling evidence of phylosymbiosis in meiofaunal nemertean species, highlighting the significant impact of host genetic relatedness on microbiome diversity in small‐sized animals. This finding supports previous studies that demonstrate how certain nemertean species harbor distinct microbial communities with functional and ecological implications. Given the remarkable diversity of meiofaunal animals—spanning numerous phyla with varying lifestyles and co‐existing in the same habitat—combined with advancements in multi‐omics approaches, there is a promising opportunity to deepen our understanding of the evolutionary and ecological interactions between hosts and their microbiota throughout the animal tree of life.