We present a global atlas of 4,728 metagenomic samples from mass-transit systems in 60 cities over 3 years, representing the first systematic, worldwide catalog of the urban microbial ecosystem. This atlas provides an annotated, geospatial profile of microbial strains, functional characteristics, antimicrobial resistance (AMR) markers, and genetic elements, including 10,928 viruses, 1,302 bacteria, 2 archaea, and 838,532 CRISPR arrays not found in reference databases. We identified 4,246 known species of urban microorganisms and a consistent set of 31 species found in 97% of samples that were distinct from human commensal organisms. Profiles of AMR genes varied widely in type and density across cities. Cities showed distinct microbial taxonomic signatures that were driven by climate and geographic differences. These results constitute a high-resolution global metagenomic atlas that enables discovery of organisms and genes, highlights potential public health and forensic applications, and provides a culture-independent view of AMR burden in cities.

Bacterial community composition and functional potential change subtly across gradients in the surface ocean. In contrast, while there are significant phylogenetic divergences between communities from freshwater and marine habitats, the underlying mechanisms to this phylogenetic structuring yet remain unknown. We hypothesized that the functional potential of natural bacterial communities is linked to this striking divide between microbiomes. To test this hypothesis, metagenomic sequencing of microbial communities along a 1,800 km transect in the Baltic Sea area, encompassing a continuous natural salinity gradient from limnic to fully marine conditions, was explored. Multivariate statistical analyses showed that salinity is the main determinant of dramatic changes in microbial community composition, but also of large scale changes in core metabolic functions of bacteria. Strikingly, genetically and metabolically different pathways for key metabolic processes, such as respiration, biosynthesis of quinones and isoprenoids, glycolysis and osmolyte transport, were differentially abundant at high and low salinities. These shifts in functional capacities were observed at multiple taxonomic levels and within dominant bacterial phyla, while bacteria, such as SAR11, were able to adapt to the entire salinity gradient. We propose that the large differences in central metabolism required at high and low salinities dictate the striking divide between freshwater and marine microbiomes, and that the ability to inhabit different salinity regimes evolved early during bacterial phylogenetic differentiation. These findings significantly advance our understanding of microbial distributions and stress the need to incorporate salinity in future climate change models that predict increased levels of precipitation and a reduction in salinity.

The microbiota are vital for immune homeostasis and provide a competitive barrier to bacterial and fungal pathogens. Here, we investigated how gut commensals modulate systemic immunity and response to viral infection. Antibiotic suppression of the gut microbiota reduced systemic tonic type I interferon (IFN-I) and antiviral priming. The microbiota-driven tonic IFN-I-response was dependent on cGAS-STING but not on TLR signaling or direct host-bacteria interactions. Instead, membrane vesicles (MVs) from extracellular bacteria activated the cGAS-STING-IFN-I axis by delivering bacterial DNA into distal host cells. DNA-containing MVs from the gut microbiota were found in circulation and promoted the clearance of both DNA (herpes simplex virus type 1) and RNA (vesicular stomatitis virus) viruses in a cGAS-dependent manner. In summary, this study establishes an important role for the microbiota in peripheral cGAS-STING activation, which promotes host resistance to systemic viral infections. Moreover, it uncovers an underappreciated risk of antibiotic use during viral infections.

Abstract Conserving biodiversity is a global imperative, yet our capacity to quantify and understand species occurrences has been limited. To help address this challenge, we develop a novel monitoring approach based on deep sequencing of airborne eDNA. When applied to a 34-year archive of weekly filters from an aerosol sampling station in northern Sweden, our methods enabled robust detection of over 2,700 genera across all domains of life and estimates of eDNA catchment areas. Reconstructed time series revealed regional biodiversity declines consistent with contemporary, large-scale transformations of forest composition and structure. Our results show airborne eDNA can reliably monitor biodiversity and underscore the immense latent potential in the thousands of aerosol monitoring stations deployed worldwide. One-Sentence Summary DNA captured from air reveals organisms from all domains of life and their long-term trends.

Previous studies have observed changes in fat and fat-free mass among preterm infants when compared to term-born infants. However, these studies have mainly focused on moderate or very preterm infants, with a scope limited to the first few years of life. We aimed to compare body composition in extremely preterm infants to term-born infants in early childhood. Additionally, we investigated whether early neonatal nutrition was associated with the distribution of fat- and fat-free mass in later life.

Amino acids are among the earliest identified inducers of yeast-to-hyphal transitions in Candida albicans, an opportunistic fungal pathogen of humans. Here, we show that the morphogenic amino acids arginine, ornithine and proline are internalized and metabolized in mitochondria via a PUT1- and PUT2-dependent pathway that results in enhanced ATP production. Elevated ATP levels correlate with Ras1/cAMP/PKA pathway activation and Efg1-induced gene expression. The magnitude of amino acid-induced filamentation is linked to glucose availability; high levels of glucose repress mitochondrial function thereby dampening filamentation. Furthermore, arginine-induced morphogenesis occurs more rapidly and independently of Dur1,2-catalyzed urea degradation, indicating that mitochondrial-generated ATP, not CO2, is the primary morphogenic signal derived from arginine metabolism. The important role of the SPS-sensor of extracellular amino acids in morphogenesis is the consequence of induced amino acid permease gene expression, i.e., SPS-sensor activation enhances the capacity of cells to take up morphogenic amino acids, a requisite for their catabolism. C. albicans cells engulfed by murine macrophages filament, resulting in macrophage lysis. Phagocytosed put1-/- and put2-/- cells do not filament and do not lyse macrophages, consistent with a critical role of mitochondrial proline metabolism in virulence.

It is a common view that an organism’s microbiota has a profound influence on host fitness; however, supporting evidence is lacking in many organisms. We manipulated the gut microbiome of Daphnia magna by chronic exposure to different concentrations of the antibiotic Ciprofloxacin (0.01 – 1 mg L-1), and evaluated whether this affected the animals’ fitness and antioxidant capacity. In line with our expectations, antibiotic exposure altered the microbiome in a concentration-dependent manner. However, contrary to these expectations, the reduced diversity of gut bacteria was not associated with any fitness detriment. Moreover, the growth-related parameters correlated negatively with diversity indices; and, in the daphnids exposed to the lowest ciprofloxacin concentrations, the antioxidant capacity, growth, and fecundity were even higher than in control animals. These findings suggest that ciprofloxacin exerts direct stimulatory effects on growth and reproduction in Daphnia, while microbiome- mediated effects are of lesser importance. Thus, although microbiome profiling of Daphnia may be a sensitive tool to identify early effects of antibiotic exposure, disentangling direct and microbiome-mediated effects on host fitness is not straightforward.