A survey of genetic variation in Native American and Siberian populations reveals that Native Americans are descended from at least three streams of gene flow from Asia: after the initial peopling of the continent there was a southward expansion facilitated by the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, especially in South America. The settlement of the Americas occurred at least 15,000 years ago by means of the Beringia land bridge that existed between Asia and America during the ice ages. Key questions about how many migrations were involved and subsequent dispersal patterns within the Americas remain unresolved. This new survey of genetic variation in Native American and Siberian populations shows that Native Americans descend from at least three waves of migration from Asia. After the initial peopling of the continent there was a southward expansion along the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, particularly in South America. The peopling of the Americas has been the subject of extensive genetic, archaeological and linguistic research; however, central questions remain unresolved1,2,3,4,5. One contentious issue is whether the settlement occurred by means of a single6,7,8 migration or multiple streams of migration from Siberia9,10,11,12,13,14,15. The pattern of dispersals within the Americas is also poorly understood. To address these questions at a higher resolution than was previously possible, we assembled data from 52 Native American and 17 Siberian groups genotyped at 364,470 single nucleotide polymorphisms. Here we show that Native Americans descend from at least three streams of Asian gene flow. Most descend entirely from a single ancestral population that we call ‘First American’. However, speakers of Eskimo–Aleut languages from the Arctic inherit almost half their ancestry from a second stream of Asian gene flow, and the Na-Dene-speaking Chipewyan from Canada inherit roughly one-tenth of their ancestry from a third stream. We show that the initial peopling followed a southward expansion facilitated by the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, especially in South America. A major exception is in Chibchan speakers on both sides of the Panama isthmus, who have ancestry from both North and South America.

Abstract Arboviruses including dengue, Zika and chikungunya are amongst the most significant public health concerns worldwide and their control relies heavily on the use of insecticides to control the vector mosquito Aedes aegypti . The success of controlling these vector-pathogen systems is threatened by widespread insecticide resistance. The work presented here profiled the gene expression of the larvae from two field populations of Ae. aegypti with differential susceptibility to temephos. The contrasting phenotypes originated from two Colombian urban locations, Bello and Cúcuta, that we have previously reported to have distinctive disease incidence, socioeconomics, and climate. The closeness of the geographical origin of the study populations was suspected to be highly influential in the profiling of the gene expression of resistance since the mosquito’s resistance levels themselves are highly dependent upon environmental variables. We demonstrated that an exclusive field-to-lab ( Ae. aegypti reference strain New Orleans) comparison generates an over estimation of differential gene expression (DGE) and that the inclusion of a geographically relevant field control, as used here, yields a more discrete, and likely, more specific set of genes. The composition of the obtained DGE profiles is varied, with commonly reported resistance associated genes such as detoxifying enzymes having only a small representation. We identify cuticle biosynthesis, ion exchange homeostasis, an extensive number of long non-coding RNAs, and chromatin modelling among the specifically and differentially expressed genes in field resistant Ae. aegypti larvae. It was also shown that temephos resistant larvae undertake further gene expression responses when temporarily exposed to this insecticide. The results from the sampling triangulation approach undertaken here contributes a discrete DGE profiling with reduced noise that permitted the observation of a greater gene diversity. This deeper gene granularity significantly increases the number of potential targets for the control of insecticide resistant mosquitoes and widens our knowledge base on the complex phenotypic network of the Ae. aegypti mosquito responses to insecticides. Author Summary Aedes aegypti mosquitoes are vectors for several significant human viruses including dengue, Zika and chikungunya. The lack of widely available vaccines and specific antiviral treatments for these viruses means that the principal method for reducing disease burden is through controlling the vector mosquitoes. Mosquito control relies heavily on the use of insecticides and successful vector control is threatened by widespread insecticide resistance in Ae. aegypti. Here, we examined changes in gene expression that occur in temephos resistant populations of Ae. aegypti from two field populations in Colombia. We compare gene expression in resistant larvae from Cúcuta with susceptible larvae from Bello and a susceptible laboratory strain of Ae. aegypti (New Orleans). We also compare mosquitoes from Cúcuta with and without temephos exposure. We report several differentially expressed genes beyond those usually reported in resistant mosquitoes. We also demonstrate the over estimation in differential gene expression that can occur when field resistant populations are compared against lab susceptible populations only. The identification of new mechanisms involved in the development of insecticide resistance is crucial to fully understanding how resistance occurs and how best it can be reduced.

Abstract Aedes spp. comprise the primary group of mosquitoes that transmit arboviruses such as dengue, Zika, and chikungunya viruses to humans, and thus these insects pose a significant burden on public health worldwide. Advancements in next-generation sequencing and metagenomics have expanded our knowledge on the richness of RNA viruses harbored by arthropods such as Ae. aegypti and Ae. albopictus ; increasing evidence suggests that vectorial competence can be modified by the microbiome (comprising both bacteriome and virome) of mosquitoes present in endemic zones. Using an RNA-seq-based metataxonomic approach, this study determined the virome structure of field-caught Ae. aegypti and Ae. albopictus mosquitoes in Medellín, Colombia, a municipality with a high incidence of mosquito-transmitted arboviruses. The two species are sympatric, but their core viromes differed considerably in richness, diversity, and abundance; the viromes were dominated by a few viruses. BLAST searches of assembled contigs suggested that at least 17 virus species (16 of which are insect-specific viruses [ISVs]) infect the Ae. aegypti population. Dengue virus 3 was detected in one sample. In Ae. albopictus , up to 11 ISVs and one plant virus were detected. Therefore, the virome composition was species-specific. The bacterial endosymbiont Wolbachia was identified in all Ae. albopictus samples and in some Ae. aegypti samples collected after 2017. The presence of Wolbachi a sp. in Ae. aegypti was not related to significant changes in the richness, diversity, or abundance of this mosquito’s virome, although it was related to an increase in the abundance of Aedes aegypti To virus 2 (unclassified). The mitochondrial diversity of these mosquitoes suggested that the Ae. aegypti population underwent a change that started in the second half of 2017, which coincides with the release of Wolbachia -infected mosquitoes in Medellín, indicating that the population of w Mel-infected mosquitoes has expanded. However, additional studies are required on the dispersal speed and intergenerational stability of w Mel in Medellín and nearby areas as well as on the introgression of genetic variants in the native mosquito population.

Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease, is primarily transmitted to humans by hematophagous bugs of the Triatominae subfamily. In the Colombian Caribbean region, particularly on Margarita Island, T. cruzi transmission is highly endemic and associated with vectors such as Triatoma maculata and Rhodnius pallescens. Additionally, T. cruzi-infected Didelphis marsupialis are commonly found in close proximity to human dwellings. Given the complex transmission dynamics involving various domestic and non-domestic hosts, this study aimed to analyze 145 T. cruzi clones from twelve strains isolated from T. maculata, R. pallescens, and D. marsupialis using spliced leader intergenic region (SL-IR) sequences and nine polymorphic microsatellite loci. The results indicate the presence of a single polymorphic T. cruzi population, suggesting sustained local transmission dynamics between triatomines adapted to A. butyracea forests and peridomestic areas inhabited by synanthropic mammal reservoir such as D. marsupialis. Notably, this population appears to lack substructure, highlighting the importance of adopting an alternative eco-health approach to complement traditional chemical vector control methods for more effective and sustainable interruption of transmission.

The RNA-binding PUF proteins are post-transcriptional regulators found throughout the eukaryotic domain. In

Abstract Insecticide resistance is a significant challenge facing the successful control of mosquito vectors globally. Bioassays are currently the only method for phenotyping resistance. They require large numbers of mosquitoes for testing, the availability of a susceptible comparator strain and often insectary facilities. This study aimed to trial the novel use of rapid evaporative ionisation mass spectrometry (REIMS) for the identification of insecticide resistance in mosquitoes. No sample preparation is required for REIMS and analysis can be rapidly conducted within hours. Temephos resistant Aedes aegypti (Linnaeus) larvae from Cúcuta, Colombia and temephos susceptible larvae from two origins (Bello, Colombia, and the lab reference strain New Orleans) were analysed using REIMS. We tested the ability of REIMS to differentiate three relevant variants: population source, lab versus field origin and response to insecticide. The classification of these data was undertaken using linear discriminant analysis (LDA) and random forest. Classification models built using REIMS data were able to differentiate between Ae. aegypti larvae from different populations with 82% (± 0.01) accuracy, between mosquitoes of field and lab origin with 89% (± 0.01) accuracy and between susceptible and resistant larvae with 85% (± 0.01) accuracy. LDA classifiers had higher efficiency than random forest with this data set. The high accuracy observed here identifies REIMS as a potential new tool for rapid identification of resistance in mosquitoes. We argue that REIMS and similar modern phenotyping alternatives should complement existing insecticide resistance management tools.