Abstract Syphilis dramatically hit Europe at the end of the fifteen century before spreading to other continents. Yet the origin of the sudden pandemic in the Old World remains debated, in particular because the leading Columbus hypothesis of a New World origin of historical syphilis in Europe lacks paleomicrobiological confirmation. Here we screened a worldwide set of >1,700 ancient humans and identified ancient Treponema pallidum strains in two pre-Columbian child sacrifices from Tlatelolco, Mexico. Over 12,000 Treponema -specific reads were recovered to define a novel Treponema pallidum ancient population: Treponema pallidum str. tlatelolcoensis . Phylogenetics show that this population displays ancestral features but also bears the genetic building blocks of disease-causing modern Treponema pallidum subspecies, hence demonstrating how pre-Colombian Americas were the source of worldwide spread of treponematosis.

CHC22 clathrin plays a key role in intracellular membrane trafficking of the insulin-responsive glucose transporter GLUT4, and so in post-prandial clearance of glucose from human blood. We performed population genetic and phylogenetic analyses of the CLTCL1 gene, encoding CHC22, to gain insight into its functional evolution. Analysis of 58 vertebrate genomes showed independent loss of CLTCL1 in at least two lineages after it arose from a gene duplication during the emergence of jawed vertebrates. All vertebrates studied retain the parent CLTC gene encoding CHC17 clathrin, which mediates endocytosis and other housekeeping pathways of membrane traffic, as performed by the single type of clathrin in non-vertebrate eukaryotes. For those species retaining CLTCL1, preservation of CHC22 functionality was supported by strong evidence for purifying selection over phylogenetic timescales, as seen for CLTC. Nonetheless, CLTCL1 showed considerably greater allelic diversity than CLTC in humans and chimpanzees. In all human population samples studied, two allelic variants of CLTCL1 segregate at high frequency, encoding CHC22 proteins with either methionine or valine at position 1316. Balancing selection of these two allotypes is inferred, with V1316 being more frequent in farming populations, when compared to hunter-gatherers, and originating an estimated 500-50 thousand years ago. Functional studies indicate that V1316-CHC22 is less effective at controlling GLUT4 membrane traffic than M1316-CHC22, leading to an attenuated insulin-regulated response, consistent with structural predictions and measurable differences in cellular dynamics of the two variants. These analyses suggest that CHC22 clathrin was subject to selection in humans with different diets, leading to allotypes that affect its role in nutrient metabolism and have potential to differentially influence the human insulin response.

CHC22 clathrin plays a key role in intracellular membrane traffic of the insulin-responsive glucose transporter GLUT4 in humans. We performed population genetic and phylogenetic analyses of the CHC22-encoding CLTCL1 gene, revealing independent gene loss in at least two vertebrate lineages, after arising from gene duplication. All vertebrates retained the paralogous CLTC gene encoding CHC17 clathrin, which mediates endocytosis. For vertebrates retaining CLTCL1 , strong evidence for purifying selection supports CHC22 functionality. All human populations maintained two high frequency CLTCL1 allelic variants, encoding either methionine or valine at position 1316. Functional studies indicated that CHC22-V1316, which is more frequent in farming populations than in hunter-gatherers, has different cellular dynamics than M1316-CHC22 and is less effective at controlling GLUT4 membrane traffic, attenuating its insulin-regulated response. These analyses suggest that ancestral human dietary change influenced selection of allotypes that affect CHC22’s role in metabolism and have potential to differentially influence the human insulin response.* CCV : clathrin-coated vesicles CHC : clathrin heavy chain CLC : clathrin light chain GLUT4 : glucose transporter 4 SNP : single nucleotide polymorphism GFP : green fluorescent protein FRAP : fluorescence recovery after photobleaching GSC : GLUT4 storage compartment HA : hemagglutinin FACS : fluorescence-activated cell sorting T2D : Type 2 diabetes AFR : African EUR : European EAS : East Asian AMR : Admixed American SAS : South Asian YRI : Yoruba from Nigeria CEU : North Americans with Caucasian European ancestry CHB : Han Chinese from Beijing MSA : multiple sequence alignment VCF : variant call format HG : hunter-gatherer EF : early farmer MFI : mean fluorescent intensity