We present a draft genome sequence of the platypus, Ornithorhynchus anatinus. This monotreme exhibits a fascinating combination of reptilian and mammalian characters. For example, platypuses have a coat of fur adapted to an aquatic lifestyle; platypus females lactate, yet lay eggs; and males are equipped with venom similar to that of reptiles. Analysis of the first monotreme genome aligned these features with genetic innovations. We find that reptile and platypus venom proteins have been co-opted independently from the same gene families; milk protein genes are conserved despite platypuses laying eggs; and immune gene family expansions are directly related to platypus biology. Expansions of protein, non-protein-coding RNA and microRNA families, as well as repeat elements, are identified. Sequencing of this genome now provides a valuable resource for deep mammalian comparative analyses, as well as for monotreme biology and conservation. The duck-billed platypus (Ornithorhynchus anatinus) is a unique egg-laying mammal, with lactation, venom and a bill. It even has an electro­sensory system for foraging underwater. Platypuses are monotremes descended from the most basal branch of the mammalian lineage and combine aspects of both reptilian and mammalian biology. Now an international consortium reports the sequence and analysis of the platypus genome. It is an amalgam of reptilian, mammalian and its own unique characteristics that provides clues to the function and evolution of all mammalian genomes. As well as helping uncover the origins of genomic imprinting, analyses show that platypus and reptile venom proteins have been co-opted independently from the same gene families; milk protein genes are conserved; and immune gene family expansions are directly related to platypus biology. The sequence provides an invaluable resource for comparative genomics, and it will be important for monotreme conservation. The cover image shows the bill with electro­sensory pits, eye and ear opening behind the eye. Platypuses are monotremes and combine aspects of both reptilian and mammalian behaviour. An international consortium reports the genome sequence and analysis of Ornithorhynchus anatinus and as expected, parts of the genome look more like mammals, whereas other parts more like reptiles or even chickens.

ABSTRACT Hybridization and the consequent introgression of genomic elements is an important source of genetic diversity for biological lineages. This is particularly evident in young clades in which hybrid incompatibilities are still incomplete and mixing between species is more likely to occur. Drosophila paulistorum , a representative of the Neotropical Drosophila willistoni subgroup, is a classic model of incipient speciation. The species is divided into six semispecies that show varying degrees of pre- and post-mating incompatibility with each other. In the present study, we investigate the mitochondrial evolutionary history of D. paulistorum and the willistoni subgroup. For that, we perform phylogenetic and comparative analyses of the complete mitochondrial genomes and draft nuclear assemblies of 25 Drosophila lines of the willistoni and saltans species groups. Our results show that the mitochondria of D. paulistorum are polyphyletic and form two non-sister clades that we name α and β. Identification and analyses of nuclear mitochondrial insertions further reveal that the willistoni subgroup has an α-like mitochondrial ancestor and indicate that both the α and β mitochondria of D. paulistorum were acquired through introgression from unknown fly lineages of the willistoni subgroup. We also uncover multiple mitochondrial introgressions across D. paulistorum semispecies and generate novel insight into the evolution of the species.

Phylogenomics revealed reticulate evolution to be widespread across taxa, but whether reticulation is due to low statistical power (soft polytomy) or true evolutionary patterns (hard polytomy) remains a field of investigation. Here, we investigate the phylogeny and quantify reticulation in the Drosophila saltans species group, a Neotropical clade of the subgenus Sophophora comprising 23 species arranged in five subgroups, namely cordata, elliptica, parasaltans, saltans and sturtevanti, whose relationships have long been problematic. We sequenced and assembled the genomes of 15 species. Phylogenetic analyses revealed conflicting topologies between the X chromosome, autosomes and the mitochondria. We extended the ABBA-BABA test of asymmetry in phylogenetic discordance to cases where no "true" species tree could be inferred, and applied our new test (called 2A2B) to >50 kb-long 1,797 syntenic blocks with conserved collinearity across Neotropical Sophophora. High incidences of reticulation (sometimes up to 90% of the blocks) were restricted to three nodes on the tree, at the split between the cordata-elliptica-saltans subgroups and at the origin of the sturtevanti and saltans subgroups. By contrast, cases with asymmetric discordances, which are often interpreted as evidence for interspecific introgression, did not exceed ~5% of the blocks. Historical biogeography analysis revealed that short inter-speciational times and greater overlap of ancestral geographical ranges partly explain cases with predominant reticulation. Therefore, episodic rapid radiations have played a major role in the evolution of this largely understudied Neotropical clade.

Environmental variation can have profound and direct effects on fitness, fecundity, and host-symbiont interactions. Replication rates of microbes within arthropod hosts, for example, are correlated with incubation temperature but less is known about the influence of host-symbiont dynamics on environmental preference. Hence, we conducted thermal preference (Tp) assays and tested if infection status and genetic variation in endosymbiont bacterium Wolbachia affected temperature choice of Drosophila melanogaster. We demonstrate that isogenic flies infected with Wolbachia preferred lower temperatures compared to uninfected Drosophila. Moreover, Tp varied with respect to three investigated Wolbachia variants (wMel, wMelCS and wMelPop). While uninfected individuals preferred 24.4°C, we found significant shifts of -1.2°C in wMel- and -4°C in flies infected either with wMelCS or wMelPop. We, therefore, postulate that Wolbachia-associated Tp variation within a host species might represent a behavioral accommodation to host-symbiont interactions and trigger behavioral self-medication and bacterial titer regulation by the host.

Background: Tsetse flies (Glossina sp.) are the sole vectors of human and animal trypanosomiasis throughout sub-Saharan Africa. Tsetse are distinguished from other Diptera by unique adaptations, including lactation and the birthing of live young (obligate viviparity), a vertebrate blood specific diet by both sexes and obligate bacterial symbiosis. This work describes comparative analysis of six Glossina genomes representing three sub-genera: Morsitans (G. morsitans morsitans (G.m. morsitans), G. pallidipes, G. austeni), Palpalis (G. palpalis, G. fuscipes) and Fusca (G. brevipalpis) which represent different habitats, host preferences and vectorial capacity. Results: Genomic analyses validate established evolutionary relationships and sub-genera. Syntenic analysis of Glossina relative to Drosophila melanogaster shows reduced structural conservation across the sex-linked X chromosome. Sex linked scaffolds show increased rates of female specific gene expression and lower evolutionary rates relative to autosome associated genes. Tsetse specific genes are enriched in protease, odorant binding and helicase activities. Lactation associated genes are conserved across all Glossina species while male seminal proteins are rapidly evolving. Olfactory and gustatory genes are reduced across the genus relative to other characterized insects. Vision associated Rhodopsin genes show conservation of motion detection/tracking functions and significant variance in the Rhodopsin detecting colors in the blue wavelength ranges. Conclusions: Expanded genomic discoveries reveal the genetics underlying Glossina biology and provide a rich body of knowledge for basic science and disease control. They also provide insight into the evolutionary biology underlying novel adaptations and are relevant to applied aspects of vector control such as trap design and discovery of novel pest and disease control strategies.

Abstract Wolbachia bacteria are maternally transmitted intracellular microbes that are not only restricted to the reproductive organs but also found in various somatic tissues of their native hosts. The abundance of the endosymbiont in somatic tissues, usually a dead end for vertically transmitted bacteria, causes a multitude of effects on life history traits of their hosts, which are still not well understood. Thus, deciphering the host-symbiont interactions on a cellular level throughout a host’s lifecycle is of great importance to understand their homeostatic nature, persistence and spreading success. Using fluorescent and transmission electron microscopy, we conducted a comprehensive analysis of Wolbachia tropism in somatic and reproductive tissues of six Drosophila species at the intracellular level during host development. Our data uncovered diagnostic patterns of infections to embryonic primordial germ cells and to particular cells of somatic tissues in three different neotropical Drosophila species of the willistoni and saltans groups that have apparently evolved in both independently. We further found that restricted patterns of Wolbachia tropism are already determined in early fly embryogenesis. This is achieved via selective autophagy, and the restriction of infection is preserved through larval hatching and metamorphosis. We further uncovered tight interactions of Wolbachia with membranes of the endoplasmic reticulum, which might play a scaffolding role for autophagosome formation and subsequent elimination of the endosymbiont. Finally, by analyzing D. simulans lines transinfected with non-native Wolbachia , we uncovered that the host genetic background regulates tissue tropism of infection. Our data demonstrate a peculiar and novel mechanism to limit and spatially restrict bacterial infection in somatic tissues during a very early stage of host development.