Abstract Circadian rhythms of host immune activity and their microbiomes are likely pivotal to health and disease resistance. The integration of chronotherapeutic approaches to disease mitigation in managed animals, however, is yet to be realised. In aquaculture, light manipulation is commonly used to enhance growth and control reproduction but may have unknown negative consequences for animal health. Infectious diseases are a major barrier to sustainable aquaculture and understanding the circadian dynamics of fish immunity and crosstalk with the microbiome is urgently needed. We demonstrate daily rhythms in fish skin immune expression and microbiomes, that are modulated by photoperiod and parasitic infection. We identify putative associations of host clock and immune gene profiles with microbial composition. Our results suggest circadian perturbation that shifts the magnitude and timing of immune and microbiota activity, is detrimental to fish health. This study represents a valuable foundation for investigating the utility of chronotherapies in aquaculture, and more broadly contributes to our understanding of circadian health in vertebrates.

Abstract Phenotypic plasticity in ancestral populations is hypothesised to facilitate adaptation, but evidence supporting its contribution is piecemeal and often contradictory. Further, whether ancestral plasticity increases the probability of parallel genetic and phenotypic adaptive changes has not been explored. The most general finding is that nearly all ancestral gene expression plasticity is reversed following adaptation, but this is usually examined transcriptome-wide rather than focused on the genes directly involved in adaptation. We investigated the contribution of ancestral plasticity to adaptive evolution of gene expression in two independently evolved lineages of zinc-tolerant Silene uniflora . We found that the general pattern of reversion is driven by the absence of a widespread stress response in zinc-adapted plants compared to ancestral, zinc-sensitive plants. Our experiments show that reinforcement of ancestral plasticity plays an influential role in the evolution of plasticity in derived populations and, surprisingly, one third of constitutive differences between ecotypes are the result of genetic assimilation of ancestral plasticity. Ancestral plasticity also increases the chance that genes are recruited repeatedly during adaptation. However, despite a high degree of convergence in gene expression levels between independently adapted lineages, genes with ancestral plasticity are as likely to have similar expression levels in adapted populations as genes without. Overall, these results demonstrate that ancestral plasticity does play an important role in adaptive parallel evolution, particularly via genetic assimilation across evolutionary replicates.

Abstract Phylosymbiosis is an association between host-associated microbiome composition and host phylogeny. This pattern can arise via the evolution of host traits, habitat preferences, diets, and the co-diversification of hosts and microbes. Understanding the drivers of phylosymbiosis is vital for modelling disease-microbiome interactions and manipulating microbiomes in multi-host systems. This study quantifies phylosymbiosis in Appalachian salamander skin in the context of infection by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), while accounting for environmental microbiome exposure. We sampled ten salamander species representing >150M years of divergence, assessed their Bd infection status, and analysed their skin and environmental microbiomes. Our results reveal a significant signal of phylosymbiosis, whereas the local environmental pool of microbes, climate, geography, and Bd infection load had a smaller impact. Host-microbe co-speciation was not evident, indicating that the effect stems from the evolution of host traits influencing microbiome assembly. Bd infection is correlated with host phylogeny and the abundance of Bd-inhibitory bacterial strains, suggesting that the long-term evolutionary dynamics between salamander hosts and their skin microbiomes affect the present-day distribution of the pathogen, along with habitat-linked exposure risk. Five Bd-inhibitory bacterial strains showed unusual generalism: occurring in most host species and habitats. These generalist strains may enhance the likelihood of probiotic manipulations colonising and persisting on hosts. Our results underscore the substantial influence of host-microbiome eco-evolutionary dynamics on environmental health and disease outcomes.

The growth of human activity and infrastructure has led to an unprecedented rise in the use of Artificial Light at Night (ALAN) with demonstrable impacts on ecological communities and ecosystem services. However, there remains very little information on how ALAN interacts with or obscures light from celestial bodies, which provide vital orientating cues in a number of species. Furthermore, no studies to date have examined how climatic conditions such as cloud cover, known to influence the intensity of skyglow, interact with lunar irradiance and ALAN over the course of a lunar cycle to alter migratory abilities of species. Our night-time field study aimed to establish how lunar phase and climatic conditions (cloud cover) modulate the impact of ALAN on the abundance and migratory behaviour of Talitrus saltator, a key sandy beach detritivore which uses multiple light associated cues during nightly migrations. Our results showed that the number and size of individuals caught decreased significantly as ALAN intensity increased. Additionally, when exposed to ALAN more T. saltator were caught travelling parallel to the shoreline, indicating that the presence of ALAN is inhibiting their ability to navigate along their natural migration route, potentially impacting the distribution of the population. We found that lunar phase and cloud cover play a significant role in modifying the impact of ALAN, highlighting the importance of incorporating natural light cycles and climatic conditions when investigating ALAN impacts. Critically we demonstrate that light levels as low as 3 lx can have substantial effects on coastal invertebrate distributions. Our results provide the first evidence that ALAN impacted celestial migration can lead to changes to the distribution of a species.

Estuarine ecosystems are threatened by numerous anthropogenic pressures.Fish assemblages are a dominant component of estuarine macrofauna and serve as indicators for the health of these transitional water ecosystems.Environmental DNA (eDNA) metabarcoding is increasingly used to assess the biodiversity of fishes in estuaries.However, there is a need to further establish how effective eDNA metabarcoding can be relative to conventional fish sampling methods across multiple estuaries and seasons.This study compared fish assemblages detected via eDNA metabarcoding of surface water samples to contemporary sampling with conventional fishing gears in three temperate estuaries (UK), during early summer and autumn.Most species caught by fishing were detected by eDNA.Species richness estimates from eDNA were two to ten times higher than estimates based on fishing, and included taxa of conservation importance and a non-native species.The eDNA assemblage composition was significantly different to the assemblage detected by seine nets.Importantly, eDNA methods could effectively discriminate between fish assemblages of different estuaries and seasons.Fish assemblages in estuaries are often not monitored due to resource constraints.The dynamic nature of estuaries may make fishing gear deployment difficult and inconsistent.The findings indicate that eDNA metabarcoding is suited to gathering large amounts of information on fish biodiversity, at a relatively low sampling effort, compared to established fishing methods.Therefore, eDNA shows promise as an assessment tool for fish assemblage structure and ecosystem health in estuarine environments, with application to statutory monitoring.