Microbiomes are vast communities of microbes and viruses that populate all natural ecosystems. Viruses have been considered the most variable component of microbiomes, as supported by virome surveys and examples of high genomic mosaicism. However, recent evidence suggests that the human gut virome is remarkably stable compared to other environments. Here we investigate the origin, evolution, and epidemiology of crAssphage, a widespread human gut virus. Through a global collaboratory, we obtained DNA sequences of crAssphage from over one-third of the world's countries, and showed that its phylogeography is locally clustered within countries, cities, and individuals. We also found colinear crAssphage-like genomes in both Old-World and New-World primates, challenging genomic mosaicism and suggesting that the association of crAssphage with primates may be millions of years old. We conclude that crAssphage is a benign globetrotter virus that may have co-evolved with the human lineage and an integral part of the normal human gut virome.

Abstract Phytoplankton under-ice blooms have been recently recognized as an important Arctic phenomenon for global primary production and biogeochemical cycling. Drastic sea-ice decline in both extension and thickness enables the development of early blooms, sometimes hundreds of kilometers beneath the pack ice. Baffin Bay is a semi-enclosed sea where Arctic and North Atlantic water masses interact. It is totally covered by sea-ice by March and ice-free by August/September. In the present work, we investigated the phytoplankton community structure across the marginal ice zone between the ice-free, Atlantic-influenced, east and the ice-covered, Arctic-influenced, west Baffin Bay using 18S rRNA high-throughput amplicon sequencing, flow cytometry cell counting and numerous environmental and biological data collected and compiled in the scope of the Green Edge project. Sampling was performed during June-July 2016 in a total of 16 stations with around 6 depths each. Stations were clustered into “Under Ice” (UI), “Marginal Ice Zone” (MIZ) and “Open Water” (OW) on the basis of its sea ice cover upon sampling. Phytoplankton community structure was analyzed by 18S rRNA metabarcoding with the microdiversity approach. The UI sector was characterized by a shallow nitracline, high pico-phytoplankton abundance and a shared dominance between Micromonas and Phaeocystis in the 0.2-3 µ m size fraction, as well as an increased contribution of Cryptophyceae and non-diatom Ochrophyta in the 3-20 µ m size fraction. Several amplicon sequence variants (ASVs) were flagged as indicator for the UI+MIZ sector group, including known ice-associated taxa such as the diatoms Melosira arctica and Pseudo-nitzschia seriata , but also specific ASVs assigned to the green alga Micromonas polaris and the cryptophyte Falcomonas daucoides , the silicoflagellate Dictyocha speculum , one member of the uncultivated MOCH-2 group, and a Pterosperma sp. (green algae) rarely seen in other metabarcoding datasets, including from the Arctic. The OW sector harbored a community adapted to a nutrient-depleted/high light environment, with a significant contribution of the haptophyte Phaeocystis pouchetii and big centric diatoms, including several Thalassiosira species.

Abstract Year-round reports of phytoplankton dynamics in the West Antarctic Peninsula are rare and mainly limited to microscopy and/or pigment-based studies. We analyzed the phytoplankton community from coastal waters of Fildes Bay in the West Antarctic Peninsula between January 2014 and 2015 using metabarcoding of the nuclear and plastidial 18/16S rRNA gene from both size-fractionated and flow cytometry sorted samples. Each metabarcoding approach yielded a different image of the phytoplankton community with for example Prymnesiophyceae more prevalent in plastidial metabarcodes and Mamiellophyceae in nuclear ones. Overall 14 classes of photosynthetic eukaryotes were present in our samples with the following dominating: Bacillariophyta (diatoms), Pelagophyceae and Dictyochophyceae for division Ochrophyta, Mamiellophyceae and Pyramimonadophyceae for division Chlorophyta, Prymnesiophyceae and Cryptophyceae. Diatoms were dominant in the larger size fractions and during summer, while Prymnesiophyceae and Cryptophyceae were dominant in colder seasons. Pelagophyceae were particularly abundant towards the end of autumn (May). In addition of Micromonas polaris and Micromonas sp. clade B3, both previously reported in Arctic waters, we detected a new Micromonas 18S rRNA sequence signature, close to but clearly distinct from M. polaris , which potentially represent a new clade specific of the Antarctic. These results highlight the need for complementary strategies as well as the importance of year-round monitoring for a comprehensive description of phytoplankton communities in Antarctic coastal waters.

Marine sponges and their microbiomes are ecosystem engineers distributed across the globe. However, most research has focused on tropical and temperate sponges, while polar regions like Antarctica have been largely neglected. Despite its harsh conditions and geographical isolation, Antarctica is densely populated by sponges. In this study, we explored the extent of habitat specificity in the diversity, community composition, and microbial co-occurrence within Antarctic sponge microbiomes, in comparison to those from other marine environments. We used massive sequencing of 16S rRNA genes and integrated multiple databases to incorporate Antarctic sponges as a habitat in global microbiome analyses. Our study revealed significant differences in microbial diversity and community composition between Antarctic and non-Antarctic sponges. We found that most microorganisms present in Antarctic sponges are unique to the South Shetland Islands. Nitrosomonas oligotropha, Candidatus Nitrosopumilus, Polaribacter, SAR116 clade, and Low Salinity Nitrite-Oxidizing Bacteria (LS-NOB) are microbial members characterizing the Antarctic sponge microbiomes. Based on their exclusivity and presence across different sponges worldwide, we identified habitat-specific and habitat-generalist bacteria associated with each habitat. They are particularly abundant and connected within all the Antarctic sponges, suggesting that they may play a crucial role as keystone species within these sponge ecosystems. This study provides significant insights into the microbial diversity and community composition of sponges in Antarctica and non-Antarctic ecoregions. Our findings provide evidence for habitat-specific patterns that differentiate the microbiomes of Antarctic sponges from elsewhere, indicating the strong influence of environmental selection and dispersal limitation wrapped into the Antarctic ecoregions to shape more similar microbial communities in distantly related sponges. This study contributes to understanding signatures of microbial community assembly in the Antarctic sponges and has important implications for the ecology and evolution of these unique marine environments.