Abstract Midichloria are intracellular bacterial symbionts of ticks. Some representatives of this genus have the unique capability to colonize mitochondria in the cells of their hosts. Hypotheses on the nature of this interaction have proven difficult to test, partly due to a lack of data. Indeed, until now, mitochondrial tropism information and genomes were available only for symbionts of three and two tick host species, respectively. Here we analyzed the mitochondrial tropism of three additional Midichloria and sequenced nine novel genomes, showing that the tropism is pnon-monophyletic, either due to losses of the trait or multiple parallel acquisitions. Comparative genome analyses support the first hypothesis, as the genomes of non-mitochondrial symbionts appear to be reduced subsets of those capable of colonizing the organelles. We detect genomic signatures of mitochondrial tropism, showing a set of candidate genes characteristic of the strains capable of mitochondrial colonization. These include the type IV secretion system and the flagellum, which could allow the secretion of unique effectors, direct interaction with, or invasion of the mitochondria. Other genes, including putative adhesion molecules, proteins possibly involved in actin polymerization, cell wall and outer membrane proteins, are only present in mitochondrial symbionts. The bacteria could use these to manipulate host structures, including mitochondrial membranes, in order to fuse with the organelles or manipulate the mitochondrial network.

SUMMARY Termites primarily feed on lignocellulose or soil in association with specific gut microbes. The functioning of the termite gut microbiota is partly understood in a handful of wood-feeding pest species, but remains largely unknown in other taxa. We intend to feel this gap and provide a global understanding of the functional evolution of termite gut microbiota. We sequenced the gut metagenomes of 145 samples representative of the termite diversity. We show that the prokaryotic fraction of the gut microbiota of all termites possesses similar genes for carbohydrate and nitrogen metabolisms, in proportions varying with termite phylogenetic position and diet. The presence of a conserved set of gut prokaryotic genes implies that key nutritional functions were present in the ancestor of modern termites. Furthermore, the abundance of these genes largely correlated with the host phylogeny. Finally, we found that the adaptation to a diet of soil by some termite lineages was accompanied by a change in the stoichiometry of genes involved in important nutritional functions rather than by the acquisition of new genes and pathways. Our results reveal that the composition and function of termite gut prokaryotic communities have been remarkably conserved since termites first appeared ∼150 million years ago. Therefore, the “world smallest bioreactor” has been operating as a multipartite symbiosis composed of termites, archaea, bacteria, and cellulolytic flagellates since its inception.

Introduction: Mass deworming against soil-transmitted helminthiasis (STH) is a hallmark program in the neglected tropical diseases portfolio that is designed to be equitable and pro-poor. However, the extent to which current deworming treatment programs achieve equitable coverage across wealth class and gender remains unclear, and the current public health metric of national deworming coverage does not include representation of inequity. This study develops a framework to measure both coverage and equity in global deworming to guide future programmatic evaluation, investment, and metric design. Methods: We used nationally representative, geospatial household survey data that measured mother-reported deworming receipt in pre-school age children (age 1-4 years) in the previous 6 months. We estimated global deworming coverage disaggregated by geography, wealth quintile and gender and computed an equity index. We examined trends in coverage and equity index across countries, within countries, and over time. We used a regression model to compute the household correlates of deworming receipt and ecological correlates of equitable deworming. Findings: Our study included 820,883 pre-school age children living in 50 STH-endemic countries between 2004 and 2017. Globally, the mean global deworming coverage in pre-school children was estimated at 36%. The sub-national coverage ranged from 0.5% to 87.5%, and within-country variation was greater than between-country variation in coverage. The equity index was undesirable (deworming was consistently concentrated in the wealthier populations) in every endemic region of 12 countries. Of the 31 study countries that WHO reported achieving the goal of 75% national coverage, 26 had persistent inequity in deworming as defined by the mean equity index. Deworming equity modestly improved over time, and within-country variation in inequity decreased over time. We did not detect differences in deworming equity by gender. We found the strongest household correlates of deworming to be vitamin A supplementation and receipt of three doses of diphtheria-tetanus-pertussis vaccine (DTP3), while the strongest ecological predictors of equitable deworming were regions with higher coverage of health services such as DTP3 and vitamin A supplementation. Interpretation: Although mass deworming is considered to be pro-poor, we find substantial inequities by wealth, despite often high reported national coverage. These inequities appear to be geographically heterogeneous, modestly improving over time, and we found no evidence of gender differences in inequity. Future reporting of deworming coverage should consider disaggregation by geography, wealth, and gender with incorporation of an equity index to complement national deworming coverage.

Abstract Rates of nucleotide substitution vary substantially across the Tree of Life, with potentially confounding effects on phylogenetic and evolutionary analyses. A large acceleration in mitochondrial substitution rate occurs in the cockroach family Nocticolidae, which predominantly inhabit subterranean environments. To evaluate the impacts of this among-lineage rate heterogeneity on estimates of phylogenetic relationships and evolutionary timescales, we analysed nuclear ultraconserved elements (UCEs) and mitochondrial genomes from nocticolids and other cockroaches. Substitution rates were substantially elevated in nocticolid lineages compared with other cockroaches, especially in mitochondrial protein-coding genes. This disparity in evolutionary rates is likely to have led to different evolutionary relationships being supported by phylogenetic analyses of mitochondrial genomes and UCE loci. Furthermore, Bayesian dating analyses using relaxed-clock models inferred much deeper divergence times compared with a flexible local clock. Our phylogenetic analysis of UCEs, which is the first genome-scale study to include all ten major cockroach families, unites Corydiidae and Nocticolidae and places Anaplectidae as the sister lineage to the rest of Blattoidea. We uncover an extraordinary level of genetic divergence in Nocticolidae, including two highly distinct clades that separated ∼115 million years ago despite both containing representatives of the genus Nocticola . The results of our study highlight the potential impacts of high among-lineage rate variation on estimates of phylogenetic relationships and evolutionary timescales.

Understanding the microbiome of ticks in Australia is of considerable interest given the ongoing debate over whether Lyme disease, and its causative agent the bacterium Borrelia burgdorferi senso lato, are present in Australia. The diversity of bacteria infecting Australian ticks has been the subject of a number of studies using both culture and metagenomics based techniques. However, little is known about the virome of Australian ticks, including those that may have the potential to infect mammalian species. We used a meta-transcriptomics approach to reveal the viral diversity within Australian ticks collected from two locations on the central-east coast of Australia, including metropolitan Sydney. From this we identified 19 novel species of RNA virus belonging to 10 families, as well as one previously described RNA virus. The majority of these viruses clustered phylogenetically with arthropod-associated viruses suggesting that they do not utilize mammalian hosts. However, two novel viruses discovered in ticks feeding on bandicoot marsupials clustered closely within the mammalian associated Hepacivirus and Pestivirus genera (Flaviviridae). Notably, another bandicoot tick yielded a novel Coltivirus (Reoviridae) – a group of largely tick-associated viruses containing the known human pathogen Colorado tick fever virus and its relative Eyach virus. Importantly, our transcriptomic data provided no evidence for the presence of B. burgdorferi s.l.. in any tick sample, providing further evidence against the presence of Lyme Disease in Australia. In sum, this study reveals that Australian ticks harbor a diverse virome, including some viruses that merit additional screening in the context of emerging infectious disease.

Bacterial endosymbionts evolve under strong host-driven selection. Factors influencing host evolution might affect symbionts in similar ways, potentially leading to correlations between the molecular evolutionary rates of hosts and symbionts. Although there is evidence of rate correlations between mitochondrial and nuclear genes, similar investigations of hosts and symbionts are lacking. Here we demonstrate a correlation in molecular rates between the genomes of an endosymbiont ( Blattabacterium cuenoti ) and the mitochondrial genomes of their hosts (cockroaches). We used partial genome data for multiple strains of B. cuenoti to compare phylogenetic relationships and evolutionary rates for 55 cockroach/symbiont pairs. The phylogenies inferred for B. cuenoti and the mitochondrial genomes of their hosts were largely congruent, as expected from their identical maternal and cytoplasmic mode of inheritance. We found a correlation between evolutionary rates of the two genomes, based on comparisons of root-to-tip distances and on comparisons of the branch lengths of phylogenetically independent species pairs. Our results underscore the profound effects that long-term symbiosis can have on the biology of each symbiotic partner.