Hydrothermal vents and methane seeps are extreme deep-sea ecosystems that support dense populations of specialized macro-benthos such as mussels. But the lack of genome information hinders the understanding of the adaptation of these animals to such inhospitable environments. Here we report the genomes of a deep-sea vent/seep mussel (Bathymodiolus platifrons) and a shallow-water mussel (Modiolus philippinarum). Phylogenetic analysis shows that these mussel species diverged approximately 110.4 million years ago. Many gene families, especially those for stabilizing protein structures and removing toxic substances from cells, are highly expanded in B. platifrons, indicating adaptation to extreme environmental conditions. The innate immune system of B. platifrons is considerably more complex than that of other lophotrochozoan species, including M. philippinarum, with substantial expansion and high expression levels of gene families that are related to immune recognition, endocytosis and caspase-mediated apoptosis in the gill, revealing presumed genetic adaptation of the deep-sea mussel to the presence of its chemoautotrophic endosymbionts. A follow-up metaproteomic analysis of the gill of B. platifrons shows methanotrophy, assimilatory sulfate reduction and ammonia metabolic pathways in the symbionts, providing energy and nutrients, which allow the host to thrive. Our study of the genomic composition allowing symbiosis in extremophile molluscs gives wider insights into the mechanisms of symbiosis in other organisms such as deep-sea tubeworms and giant clams.

Abstract Many animals inhabiting deep-sea vents are energetically dependent on chemosynthetic endosymbionts, but how such symbiont community interacts with host, and whether other nutritional sources are available to such animals remain unclear. To reveal the genomic basis of symbiosis in the vent snail Alviniconcha marisindica , we sequenced high-quality genomes of the host and gill campylobacterial endosymbionts, as well as metagenome of the gut microbiome. The gill endosymbiont has a streamlined genome for efficient chemoautotrophy, but also shows metabolic heterogeneity among populations. Inter- and intra-host variabilities among endosymbiont populations indicate the host poses low selection on gill endosymbionts. Virulence factors and genomic plasticity of the endosymbiont provide advantages for cooperating with host immunity to maintain mutualism and thriving in changing environments. In addition to endosymbiosis, the gut and its microbiome expand the holobiont’s utilisation of energy sources. Host-microbiota mutualism contributes to a highly flexible holobiont that can excel in various extreme environments.

Organotin compounds (OTs) are endocrine disruptors that induce imposex in hundreds of gastropods, but little is known about their underlying molecular mechanisms. This study aimed to investigate the endocrine toxicity and molecular responses to tributyltin (TBT) and triphenyltin (TPT) exposure in the whelk Reishia clavigera, which often serves as a biomonitor for OT contamination. Over a 120-day exposure to environmentally relevant concentrations of TBT (1000 ng L-1) and TPT (500 ng L-1), we observed a significant increase in penis length in both male and female whelks. Notably, TPT exhibited a stronger potency in inducing pseudo-penis development and female sterility, even at a half dose of TBT. Bioaccumulation analysis also revealed higher persistence and accumulation of TPT in whelk tissues compared to TBT. Differential expression analysis identified a substantial number of differentially expressed genes (DEGs), with TPT exposure eliciting more DEGs than TBT. Our results demonstrated that OTs induced xenobiotic metabolism and metabolic dysregulation in the digestive gland, impaired multiple cellular functions and triggered neurotoxicity in the nervous system, and disrupted lipid homeostasis and oxidative stress in the gonads. Furthermore, imposex was possibly associated with disturbances in retinoic acid metabolism, nuclear receptor signaling, and neuropeptide activity. When compared to TBT, TPT exhibited a more pronounced endocrine-disrupting effect, attributable to its higher bioaccumulation and substantial interruption of transcriptional regulation, OT detoxification, and biosynthesis of retinoic acids in R. clavigera. Our results, therefore, highlight the importance of considering the differences in bioaccumulation and molecular toxicity between TBT and TPT in future risk assessments of these contaminants. Overall, our study provided molecular insights into the toxicity and transcriptome profiles in R. clavigera exposed to TBT and TPT, shedding light on the endocrine-disrupting effects and reproductive impairment in female gastropods.

Abstract The marine annelid Osedax has evolved a unique heterotrophic symbiosis that allows it to feed exclusively on sunken bones. Yet, the genetic and physiological principles sustaining this symbiosis are poorly understood. Here we show that Osedax frankpressi has a small, AT-rich genome shaped by extensive gene loss. While the Oceanospirillales endosymbiont of Osedax is enriched in genes for carbohydrate and nitrogen metabolism, O. frankpressi has undergone genetic changes to accommodate bone digestion, including the expansion of matrix metalloproteases, and a loss of pathways to synthesize amino acids that are abundant in collagen. Unlike other symbioses, however, innate immunity genes required to acquire and control the endosymbionts are reduced in O. frankpressi . These findings reveal Osedax has evolved an alternative genomic toolkit to bacterial symbiosis where host-symbiont co-dependence has favoured genome simplicity in the host to exploit the nutritionally unbalanced diet of bones. Teaser Genome reduction and adaptations for collagen digestion underpin the symbiosis of Osedax worms to exploit decaying bones.

Whole genome duplication (WGD) has occurred in relatively few sexually reproducing invertebrates. Consequently, the WGD that occurred in the common ancestor of horseshoe crabs ~135 million years ago provides a rare opportunity to decipher the evolutionary consequences of a duplicated invertebrate genome. Here, we present a high-quality genome assembly for the mangrove horseshoe crab Carcinoscorpius rotundicauda (1.7Gb, N50 = 90.2Mb, with 89.8% sequences anchored to 16 pseudomolecules, 2n = 32), and a resequenced genome of the tri-spine horseshoe crab Tachypleus tridentatus (1.7Gb, N50 = 109.7Mb). Analyses of gene families, microRNAs, and synteny show that horseshoe crabs have undergone three rounds (3R) of WGD, and that these WGD events are shared with spiders. Comparison of the genomes of C. rotundicauda and T. tridentatus populations from several geographic locations further elucidates the diverse fates of both coding and noncoding genes. Together, the present study represents a cornerstone for a better understanding of the consequences of invertebrate WGD events on evolutionary fates of genes and microRNAs at individual and population levels, and highlights the genetic diversity with practical values for breeding programs and conservation of horseshoe crabs.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract Phylogenomics has become a prominent method in systematics, conservation biology, and biomedicine, as it can leverage hundreds to thousands of genes derived from genomic or transcriptomic data to infer evolutionary relationships. However, obtaining high-quality genomes and transcriptomes requires samples preserved with high-quality DNA and RNA and demands considerable sequencing costs and lofty bioinformatic efforts (e.g., genome/transcriptome assembly and annotation). Notably, only fragmented DNA reads are accessible in some rare species due to the difficulty in sample collection and preservation, such as those inhabiting the deep sea. To address this issue, we here introduce the VEHoP (Versatile, Easy-to-use Homology-based Phylogenomic) pipeline, designed to infer protein-coding regions from DNA assemblies and generate alignments of orthologous sequences, concatenated matrices, and phylogenetic trees. This pipeline aims to 1) expand taxonomic sampling by accommodating a wide range of input files, including draft genomes, transcriptomes, and well-annotated genomes, and 2) simplify the process of conducting phylogenomic analyses and thus make it more accessible to researchers from diverse backgrounds. We first evaluated the performance of VEHoP using datasets of Ostreida, yielding robust phylogenetic trees with strong bootstrap support. We then applied VEHoP to reconstruct the phylogenetic relationship in the enigmatic deep-sea gastropod order Neomphalida, obtaining a robust phylogenetic backbone for this group. The VEHoP is freely available on GitHub ( https://github.com/ylify/VEHoP ), whose dependencies can be easily installed using Bioconda.

Abstract The acquisition of egg protection is vital for species survival. Poisonous eggs from Pomacea apple snails have defensive macromolecules for protection. Here we isolated and characterized a novel lectin called PdPV1 that is massively accumulated in the eggs of Pomacea diffusa and seems part of its protective cocktail. The native protein, an oligomer of ca. 256 kDa, has high structural stability, withstanding 15 min boiling and denaturing by sodium dodecyl sulphate. It resists in vitro proteinase digestion and displays structural stability between pH 2.0–12.0 and up to 85 °C. These properties, as well as its subunit sequences, glycosylation pattern, presence of carotenoids, size, and global shape resemble those of its orthologs from other Pomacea . Further, like members of the canaliculata clade, PdPV1 is recovered unchanged in faeces of mice ingesting it, supporting an antinutritive defensive function. PdPV1 also displays a strong hemagglutinating activity specifically recognizing selected ganglioside motifs with high affinity. This activity is only shared with PsSC, a perivitelline from the same clade ( bridgesii clade). As a whole, these results indicate that species in the genus Pomacea have diversified their eggs defences: Those from the bridgesii clade are protected mostly by non-digestible lectins that lower the nutritional value of eggs, in contrast with protection by neurotoxins of other Pomacea clades, indicating apple snail egg defensive strategies are clade-specific. The harsh gastrointestinal environment of predators would have favoured their appearance, extending by convergent evolution the presence of plant-like highly stable lectins, a strategy not reported in other animals. Summary statement Analysis of key snail egg proteins shows evolutionary defensive trends associated with the phylogenetic position, extending by convergent evolution the presence of plant-like defensive strategies not reported in other animals

Abstract Animals endemic to deep-sea hydrothermal vents often form obligatory relationships with bacterial symbionts, maintained by intricate host-symbiont interactions. Endosymbiosis with more than one symbiont is uncommon, and most genomic studies focusing on such ‘dual symbiosis’ systems have not investigated the host and the symbionts to a similar depth simultaneously. Here, we report a novel dual symbiosis among the peltospirid snail Gigantopelta aegis and its two Gammaproteobacteria endosymbionts – one being a sulphur oxidiser and the other a methane oxidiser. We assembled high-quality genomes for all three parties of this holobiont, with a chromosome-level assembly for the snail host (1.15 Gb, N50 = 82 Mb, 15 pseudo-chromosomes). In-depth analyses of these genomes reveal an intimate mutualistic relationship with complementarity in nutrition and metabolic codependency, resulting in a system highly versatile in transportation and utilisation of chemical energy. Moreover, G. aegis has an enhanced immune capability that likely facilitates the possession of more than one type of symbiont. Comparisons with Chrysomallon squamiferum , another chemosymbiotic snail in the same family but only with one sulphur-oxidising endosymbiont, show that the two snails’ sulphur-oxidising endosymbionts are phylogenetically distant, agreeing with previous results that the two snails have evolved endosymbiosis independently and convergently. Notably, the same capabilities of biosynthesis of specific nutrition lacking in the host genome are shared by the two sulphur-oxidising endosymbionts of the two snail genera, which may be a key criterion in the selection of symbionts by the hosts.

Mitochondrial genomes serve as valuable markers for phylogenetic and evolutionary studies across diverse invertebrate taxa, but their application within Annelida remains limited. In this study, we report the mitochondrial genomes of seven species from four genera of Chaetopteridae (Annelida), obtained by high-throughput sequencing. Phylogenetic analysis was performed using cox1 , 18S , 28S and all mitochondrial genes. Our results reveal Chaetopterus and Mesochaetopterus as well-supported monophyletic sister clades, while Phyllochaetopterus and Spiochaetopterus appear paraphyletic, with species from both genera in a mixed clade sister to Chaetopterus + Mesochaetopterus . While mitochondrial gene orders remain conserved within Chaetopteridae, they appear substantially different from those of the ancestral patterns in Annelida. All 13 protein-coding genes found in Chaetopteridae evolved under strong purification selection, although Phyllochaetopterus exhibited the highest base-substitution rate for most of them, suggesting a more relaxed purified selection. Overall, our study provides molecular resources for phylogenetic studies of Chaetopteridae, highlighting the necessity for a comprehensive revision of the family, particularly dealing with the paraphyletic Phyllochaetopterus and Spiochaetopterus .