ABSTRACT Enterococcus faecium , natively a gut commensal organism, emerged as a leading cause of multidrug-resistant hospital-acquired infection in the 1980s. As the living record of its adaptation to changes in habitat, we sequenced the genomes of 51 strains, isolated from various ecological environments, to understand how E. faecium emerged as a leading hospital pathogen. Because of the scale and diversity of the sampled strains, we were able to resolve the lineage responsible for epidemic, multidrug-resistant human infection from other strains and to measure the evolutionary distances between groups. We found that the epidemic hospital-adapted lineage is rapidly evolving and emerged approximately 75 years ago, concomitant with the introduction of antibiotics, from a population that included the majority of animal strains, and not from human commensal lines. We further found that the lineage that included most strains of animal origin diverged from the main human commensal line approximately 3,000 years ago, a time that corresponds to increasing urbanization of humans, development of hygienic practices, and domestication of animals, which we speculate contributed to their ecological separation. Each bifurcation was accompanied by the acquisition of new metabolic capabilities and colonization traits on mobile elements and the loss of function and genome remodeling associated with mobile element insertion and movement. As a result, diversity within the species, in terms of sequence divergence as well as gene content, spans a range usually associated with speciation. IMPORTANCE Enterococci, in particular vancomycin-resistant Enterococcus faecium , recently emerged as a leading cause of hospital-acquired infection worldwide. In this study, we examined genome sequence data to understand the bacterial adaptations that accompanied this transformation from microbes that existed for eons as members of host microbiota. We observed changes in the genomes that paralleled changes in human behavior. An initial bifurcation within the species appears to have occurred at a time that corresponds to the urbanization of humans and domestication of animals, and a more recent bifurcation parallels the introduction of antibiotics in medicine and agriculture. In response to the opportunity to fill niches associated with changes in human activity, a rapidly evolving lineage emerged, a lineage responsible for the vast majority of multidrug-resistant E. faecium infections.

The enterococci are Gram-positive lactic acid bacteria that inhabit the gastrointestinal tracts of diverse hosts. However, Enterococcus faecium and E. faecalis have emerged as leading causes of multidrug-resistant hospital-acquired infections. The mechanism by which a well-adapted commensal evolved into a hospital pathogen is poorly understood. In this study, we examined high-quality draft genome data for evidence of key events in the evolution of the leading causes of enterococcal infections, including E. faecalis, E. faecium, E. casseliflavus, and E. gallinarum. We characterized two clades within what is currently classified as E. faecium and identified traits characteristic of each, including variation in operons for cell wall carbohydrate and putative capsule biosynthesis. We examined the extent of recombination between the two E. faecium clades and identified two strains with mosaic genomes. We determined the underlying genetics for the defining characteristics of the motile enterococci E. casseliflavus and E. gallinarum. Further, we identified species-specific traits that could be used to advance the detection of medically relevant enterococci and their identification to the species level.