Abstract Background: Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the etiological agent of the disease coronavirus 2019 (COVID-19) in humans. SARS-CoV-2 has been identified in cats with or without clinical signs. Case presentation: We describe the pathological and molecular findings in a six-month-old asymptomatic cat with SARS-CoV-2 infection from Brazil, belonging to a human family with COVID-19 cases. The pool of nasopharynx and oropharynx swabs at day zero tested positive by RT-qPCR for SARS-CoV-2. No amplification resulted from molecular testing performed on days 7 and 14. The cat was hit by a car and died 43 days after the molecular diagnosis. Immunohistochemistry at post-mortem examination demonstrated nucleocapsid protein in samples from the lungs, kidneys, nasal conchae, trachea, intestine, brain and spleen. Conclusion: The present study has highlighted the possibility that viral antigens can be detected by immunohistochemistry in multiple organs six weeks after infection, although the same tissues tested negative by RT-PCR.

Resumen Los genomas vegetales contienen gran cantidad de información y las herramientas moleculares para analizarlos son cada vez más económicas y continúan mejorando. Presentamos un “mapa de ruta” para aprovechar esta explosión de métodos moleculares. Explicamos cómo decidir cuál es la estrategia adecuada para abordar un problema evolutivo o taxonómico a partir de 15 posibles (y en ocasiones no consecutivos) pasos para aprovechar los recursos genómicos disponibles. Describimos cómo obtener una secuencia genómica adecuada considerando la especie y los objetivos del estudio, y discutimos si se requiere obtener datos de transcriptoma u “ómicos” adicionales (p. ej., proteoma, metaboloma, epigenoma, microbioma). Analizamos qué se necesita para hacer estudios de genómica poblacional en términos de los posibles métodos genómicos y las estrategias de muestreo y discutimos el concepto del pangenoma. Además, presentamos algunas consideraciones sobre cómo estimar parámetros genéticos poblacionales y cómo analizar la diferenciación genética, la endogamia y el flujo génico. Examinamos ideas y métodos para estimar la selección natural y la adaptación local, para detectar genes candidatos, y reflexionamos sobre cómo los análisis coalescentes pueden ayudar en estos estudios, así como sobre la importancia de la información genómica en estudios de conservación y para comprender la adaptabilidad ante el cambio climático. Evaluamos cómo la forma y la función pueden inferirse a partir de los genes. Adicionalmente, discutimos como el uso de la información genómica puede servir para el mejoramiento de plantas cultivadas y en estudios de domesticación. También revisamos el uso de estos métodos en estudios filogenómicos.

Abstract Plant genomes contain huge troves of information, and nowadays molecular tools to analyze genomes are less expensive and keep improving. In this review, we aimed to produce a “roadmap” to take advantage of this explosion of molecular methods and opportunities. We explain how to decide which strategies are adequate for a given evolutionary or taxonomic problem by describing 15 possible (and in some cases nonconsecutive) steps to take advantage of all the genomic resources drawing from the ever-increasing studies. We describe how to obtain an adequate genome sequence given our study species and objectives and discuss if we need to also obtain a transcriptome and additional “omic” data (i.e., proteome, metabolome, epigenome, microbiome). We analyze what is needed to conduct population genomics studies in terms of genomic methods and sampling strategies and discuss the pangenome concept. In addition, we present some considerations about how to estimate population genetics parameters and how to analyze geographic differentiation, inbreeding and gene flow. We examine ideas and methods on how to estimate natural selection and local adaptation, how to detect candidate genes, how coalescent analyses can help in these studies, the importance of genomic information for conservation studies and to understand adaptability to climate change. We assess the use of these methods in domestication studies and in understanding how form and function can be inferred from genes; likewise, how to use the genomic information for improvement of cultivated plants. We also review how can we use these methods in phylogenomic studies.

Abstract The domestication of plants and animals allows the study of different evolutionary processes, including selection, adaptation and speciation. Here we describe recent advances in the study of pumpkins and squashes, which constitute the genus Cucurbita (Cucurbitaceae), being a group of herbaceous plants from the Americas that include between 12 and 15 species. Cucurbita has had six domestication events, four of them occurred in Mexico. This is a relatively recent genus that originated in North America 16 million years ago and its cultivated species maintain high levels of genetic variation. Cucurbita pepo is the species with the highest genetic diversity, diversity associated to two independent domestications, one in Northern Mexico and the other in Southern United States. In another species, Cucurbita argyrosperma, the populations from Yucatan Peninsula represents a genetic pool differentiated from the rest of the species. The study of the genome of C. argyrosperma and related taxa has revealed the regions of its genome associated with domestication. The populations of the species of this genus represent a source of important genetic resources in the face of climate change and constitute a good system for the study of domestication and of different evolutionary processes.

Resumen La domesticación de plantas y animales permite estudiar diferentes procesos evolutivos, como la selección, adaptación y especiación. En este artículo se describen avances recientes en el estudio de las calabazas, las cuales constituyen el género Cucurbita (Cucurbitaceae) siendo un grupo de plantas herbáceas americanas que incluyen entre 12 y 15 especies. Cucurbita ha tenido seis eventos de domesticación, de los cuales cuatro sucedieron en México. Este es un género relativamente reciente, que surgió en Norte América hace 16 millones de años y sus especies cultivadas mantienen una alta variación genética; Cucurbita pepo es la especie que presenta mayor variación genética,variación asociada a dos domesticaciones independientes, una en el norte de México, y otra en el Sureste de los Estados Unidos. En otra especie, Cucurbita argyrosperma, sus poblaciones de la Península de Yucatán, representan una poza genética diferenciada del resto de la especie. El estudio del genoma de C. argyrosperma y taxa cercanos ha revelado las regiones de su genoma asociadas a la domesticación. Las poblaciones de las especies de este género representan una fuente de importantes recursos genéticos frente al cambio climático y constituyen un buen sistema para el estudio de la domesticación y de diferentes procesos evolutivos.

In this study we describe a prokaryotic community from a seawater sample obtained in the Yucatan Channel, using for this purpose three molecular methods: 1) T-RFLPs. 2) Sequencing of amplicons (clone libraries). 3) Metagenome shotgun sequencing; the three are useful for the determination of microbial diversity. We also present a comparison of the scope and limits of each method. The comparison took into account three criteria: the number of taxonomic units detected, the taxonomic assignment accuracy and the cost of the study. The most abundant taxa were Candidatus Portiera OTU 3744 (equivalent to SAR86 clade) and Candidatus Pelagibacter. The results showed that the shotgun sequencing strategy is the most powerful in terms of detected taxonomic units, while the data obtained by T-RFLPs and clone library methods represent only a subsample of the shotgun fragment library. Regarding phylogenetic resolution (taxonomical determination), the more accurate approach is the sequencing of clone libraries. The costs of the three strategies vary considerably, but so does its scope. Therefore, it is important to consider that one, or another methodology, can only specifically answer some ecological and evolutionary questions.

En este trabajo describimos la comunidad procarionte de una muestra de agua marina del canal de Yucatán. Para la determinación de la diversidad microbiana se usaron tres métodos moleculares: 1) T-RFLPs. 2) Secuenciación de amplicones (bibliotecas de clones). 3) Secuenciación shotgun de un metagenoma. Como un segundo objetivo, se presenta una comparación de los alcances y los límites de cada uno de estos tres métodos. Para esta comparación, se tomaron en cuenta tres criterios: el número de unidades taxonómicas detectadas, la precisión en la asignación taxonómica y el costo del estudio. Los taxa más abundantes fueron Candidatus Portiera OTU 3744 (equivalente al clado SAR86) y Candidatus Pelagibacter. Los resultados mostraron que la estrategia de secuenciación shotgun de ADN es la más poderosa en términos de unidades taxonómicas detectadas, mientras que los datos que se obtuvieron por T-RFLPs y con la biblioteca de clones, representan sólo una submuestra de la biblioteca de fragmentos generados mediante shotgun. En cuanto a resolución filogenética (determinación taxonómica), la aproximación más precisa fue la secuenciación de bibliotecas de clones. Los costos de las tres estrategias varían considerablemente, pero sus alcances también lo hacen. Por lo tanto, es importante tomar en consideración que algunas preguntas ecológicas y evolutivas sólo pueden ser contestadas específicamente por una u otra metodología.

The theory of population genetics originated over 80 years ago and allowed to explain, in terms of the evolutionary forces, the patterns of genetic variation within and between the populations that conform species. This research program generated the questions that have been empirically analyzed with the use of molecular markers for the last 50 years. A fundamental question within population genetics is if a reduced number of genes are representative of the evolutionary forces that affect the total genome of a species. This question has led to the development of molecular methods that allow the study of large sections of the genome in natural populations, giving rise to the field of population genomics. In recent years, techniques that are able to sequence DNA massively, usually called "Next generation sequencing" or "next-gen", are helping us to obtain genome wide data in many species, without needing previous molecular information. comparing the genomes of many individuals from different populations, now we have access to an archive of their evolutionary history that narrates the complex and dynamic balance in time between natural selection and other evolutionary forces, such as genetic drift and gene flow, which act mainly in neutral regions of the genomes. The amount of information that is being produced has required the development of new statistical and bioinformatics tools for their analyses. Diverse disciplines have profited from these new developments. In particular in evolutionary biology it is now possible to study in a more precise way the adaptive patterns of variation. The annotation of genomes and the mapping of traits are important and complicated, but recent technical developments are making these goals easier, and thus the future challenge will be in asking the right questions to make relevant inferences from the sea of information these new methods generate. The evolutionary and population genetics perspective will enrich genomics, in the same way that the genomic data will help us advance in the development of the program initiated by Theodosius Dobzhansky several decades ago.

La teoría de la genética de poblaciones surgió hace más de 80 años y nos permite explicar los patrones de variación genética dentro y entre las poblaciones que forman a las especies en términos de las fuerzas evolutivas. Este programa de investigación generó las preguntas que se han abordado empíricamente mediante marcadores moleculares desde hace medio siglo. Una pregunta fundamental ha sido hasta dónde un conjunto reducido de loci es o no representativo del efecto de las fuerzas evolutivas, sobre todo el genoma de una especie. Esto ha llevado al desarrollo creciente de aproximaciones que permitan conocer de manera representativa los niveles de variación genética en las poblaciones naturales, dando origen a la genómica de poblaciones. En años recientes, las técnicas de secuenciación masiva, llamadas Next generation sequencing, o next-gen, han permitido obtener datos de grandes secciones del genoma de diferentes especies, sin que sea un requisito conocer marcadores previos. Así, al comparar los genomas de muchos individuos de diferentes poblaciones, tenemos acceso al archivo de su historia evolutiva, que nos habla del complejo y dinámico balance en el tiempo entre la selección natural y las otras fuerzas evolutivas de carácter neutral, como la deriva y el flujo génico. La existencia de enormes cantidades de información ha requerido el desarrollo de nuevas herramientas estadísticas y bioinformáticas para su análisis. Diversas disciplinas se han visto beneficiadas de estos desarrollos. Para la biología evolutiva se abre la posibilidad de estudiar de manera más precisa y clara los patrones adaptativos de la variación. Tener genomas anotados y loci bien mapeados es relevante y arduo, pero el desarrollo técnico hace que lo anterior sea cada vez más plausible, y el reto será ser capaces de plantear preguntas adecuadas para hacer inferencias del mar de información disponible. El uso de una perspectiva evolutiva y de genética de poblaciones, enriquecerá a la genómica, de la misma manera que los datos genómicos nos ayudarán a avanzar en el desarrollo del programa iniciado por Theodosius Dobzhansky a mediados del siglo pasado.

Abstract In recent years, we have witnessed an incredible advance in the development of molecular techniques, in particular new DNA sequencing technologies. Genomics and Metagenomics along with Molecular Ecology will revolutionize ecological sciences, giving birth to a New Ecology, with new questions and approaches to those studied by classical ecology. These new methodologies open the possibilities of new approaches to the study of microbial communities, allowing the simultaneous analysis of taxonomical and functional characterization of the community. In this review we discuss some of the advances of this New Ecology, describing its explanatory potential when used along with other disciplines. In general, it allows us to analyze natural microbial communities, including unculturable organisms. In addition, it produces information on the diversity, trophic structure of the community and functioning and nutrient cycling in the ecosystem. This represents a huge leap towards the understanding of organism evolution in its environment, and how this environment shapes evolutive patterns within phylogenetic lineages. Finally, we present our perspectives on the future development of this nascent discipline.

Resumen En años recientes hemos presenciado un avance enorme en el desarrollo de tecnologías moleculares, en particular en las relacionadas con la secuenciación del ADN. El impacto de la genómica y metagenómica es de tal magnitud que revolucionarán las ciencias ecológicas, dando origen, junto con la Ecología Molecular, a una Nueva Ecología, con preguntas y metodologías diferentes a las abordadas por la ecología clásica. Estas nuevas metodologías abren la puerta a la exploración de nuevas aproximaciones al estudio de las comunidades microbianas, pues permiten el análisis simultáneo de la caracterización taxonómica de las especies contenidas en la comunidad y las funciones que pueden desempeñar. Aquí revisamos algunos de los avances de esta Nueva Ecología, describiendo el potencial que puede alcanzar si se usa junto con otras disciplinas. En general, nos permite analizar comunidades microbianas naturales, incluyendo organismos que escapan a nuestras posibilidades de cultivo en el laboratorio. Asimismo, brinda información sobre la diversidad y estructura trófica de las comunidades al tiempo que permite ligarlas con las funciones ecológicas que llevan a cabo en el ciclo de nutrientes del ecosistema que las contiene. Éste representa un salto enorme para resolver cómo es que cambian los organismos a lo largo del tiempo en respuesta a su entorno ecológico, mientras que permite analizar a una escala más fina cómo es que el entorno ecológico afecta los patrones evolutivos dentro de los linajes filogenéticos contenidos en las comunidades. Finalmente, esbozamos nuestra perspectiva sobre el futuro de la Nueva Ecología.

Mexican and Colombian Taenia solium cysticerci and some species of Taenia adults were assayed using cellulose acetate electrophoresis to distinguish between isolates. Isozyme patterns for ARK, GOT, G3PD, GPI, and MPI were identical in all cysticerci suggesting homozygotic profiles. G6PD and MDH showed different patterns between Mexican and Colombian cysticerci, suggesting regional differences. ME activity was mainly detected in the adult stage suggesting that this enzyme is active in anaerobic environment, while MDH, detected in cysticerci, could be related to an environment that contains oxygen. Finally, the species of taeniid adults analyzed showed different patterns among them.

Se revisaron, sintetizaron y compararon aspectos de la evolución de los genomas en las angiospermas. Las plantas con flores presentan tres genomas: el del cloroplasto, el de la mitocondria y el nuclear. El genoma del cloroplasto tiene una estructura muy conservada (120-217kb) que incluye 110-113 genes. El genoma de la mitocondria es mayor (300-600kb) y contiene cerca de 60 genes, es un genoma muy dinámico ya que gana y pierde fácilmente secuencias nucleares y del cloroplasto. Los genomas nucleares de las angiospermas se encuentran entre los más grandes conocidos. El genoma nuclear de Arabidopsis thaliana tiene 125Mb que comprenden 25498 genes. Del arroz (Oryza sativa) se han secuenciado dos variedades y su genoma es casi 4 veces más grande que el de A. thaliana y comprenden de 32000 a 55615 genes. Para el maíz (Zea mays), aunque no secuenciado, se tiene mucha información y se estima que 60 a 80% de su genoma nuclear está constituido por elementos móviles. Las substituciones sinónimas de los genes de cloroplasto son de 2 a 3 veces más rápidas que en las mitocondrias, y los genes nucleares cambian de 10 a 15 veces más rápido que los mitocondriales. Sin embargo, las tasas de substitución de los sitios no sinónimos son similares entre mitocondria y cloroplasto, y son un poco más altas en el núcleo. Los estudios detallados de estos tres genomas permiten avanzar en el entendimiento de las complejidades genéticas y evolutivas de este grupo de plantas.

Several aspects of the evolution of the genomes in angiosperms were reviewed, synthesized and compared. Flowering plants have three genomes: chloroplast, mitochondrial and nuclear. The chloroplast genome has a largely conserved structure (120-217kb) including 110-113 genes. The mitochondrial genome is bigger (300-600kb), comprising about 60 genes, and is a very dynamic genome, losing and acquiring genes from the nucleus and chloroplast. Nuclear genomes in angiosperms are among the largest known. In Arabidopsis thaliana it is 125Mb long with 25498 genes. From rice (Oryza sativa) two varieties have been sequenced; its genome is almost 4 times larger than that of A. thaliana and includes 32000-55615 genes. Maize (Zea mays) has not been sequenced yet, but there is substantial genomic information, and it has been estimated that between 60 to 80% is composed of mobile elements. Synonymous substitutions in chloroplast genes are 2 to 3 times faster than in mitochondria, and nuclear genes change in general 10 to 15 times faster than mitochondrial. Nevertheless, substitution rates in non-synonymous sites are similar between chloroplast and mitochondria and only slightly higher in the nuclear genome. Detailed studies of these 3 genomes allow the understanding of the complexities of the genetics and evolution of this group of plants.

Revisaram, sintetizaram e compararam-se aspectos da evolução dos genomas nas angiospermas. As plantas com flores apresentam três genomas: o do cloroplasto, o da mitocondria e o nuclear. O genoma do cloroplasto tem uma estrutura muito conservada (120-217kb) que inclui 110-113 gens. O genoma da mitocondria é maior (300-600kb) e contêm perto de 60 gens, é um genoma muito dinâmico já que ganha e perde facilmente seqüencias nucleares e do cloroplasto. Os genomas nucleares das angiospermas encontram-se entre os maiores conhecidos. O genoma nuclear de Arabidopsis thaliana tem 125Mb que compreendem 25498 gens. Do arroz (Oryza sativa) tem se seqüenciado duas variedades e seu genoma é quase 4 vezes maior que o de A. thaliana e compreendem de 32.000 a 55.615 gens. Para o milho (Zea mays), embora não seqüenciado, se conhece muita informação estima-se que 60 a 80% de seu genoma nuclear esta constituido por elementos móveis. As substituições sinônimas dos gens de cloroplasto são 2 a 3 vezes mais rápidas que nas mitocondrias, e os gens nucleares mudam 10 a 15 vezes mais rápido que os mitocondriais. No entanto, as taxas de substituição dos locais não sinônimos são similares entre mitocondria e cloroplasto, e são um pouco mais altas no núcleo. Os estudos detalhados destes três genomas permitem avançar no entendimento das complexidades genéticas e evolutivas deste grupo de plantas.

Escherichia coli es el organismo mejor conocido en términos de su genética y fisiología. Sin embargo, se sabe poco de su ecología y biología evolutiva. En este trabajo revisamos aspectos de su biología, genómica, ecología y genética de poblaciones. Estudios clásicos, basados principalmente en cepas aisladas de humanos, sugerían que E. coli es una especie con una fuerte estructura clonal, con poca o ninguna recombinación. Nosotros hemos ensamblado y analizado una colección llamada IECOL, con más de 2000 cepas provenientes de animales de varios lugares del mundo, de humanos de México y de cepas silvestres de diferentes ambientes. En este trabajo se presentan datos sobre genética de poblaciones y evolución molecular de E. coli obtenidos a partir de esta colección. Estos, junto con otros datos de la literatura reciente, indican que E. coli es un organismo muy diverso, con un genoma extraordinariamente dinámico donde la recombinación es importante, y que las combinaciones exitosas pueden dispersarse de manera epidémica en las poblaciones humanas o animales, dando una falsa señal de clonalidad. Finalmente, se ilustra el potencial de uso de la colección (IECOL) en estudios que estamos realizando sobre la evolución de tasas de mutación, y sobre la evolución de genes patogénicos en la especie.

Escherichia coli is the best known organism in terms of its genetics and physiology. However, very little is understood about its ecology and evolutionary biology. In this paper we review some aspects of its biology, genomics, ecology, and population genetics. Classic studies, mostly based on human strains, suggested that E. coli was a clonal bacteria showing little recombination. We have built and analyzed a collection called IECOL, with over 2000 bacterial strains from animals from several places in the world, humans from Mexico and wild strains from different environments. In this study, we report population genetics and molecular evolution data from E. coli in this collection. These results, together with recently published studies, show that E. coli is a very diverse organism with a dynamic genome. Recombination is important and the successful combinations can spread in an epidemic way within human and animal populations, giving a false signal of clonality. Finally, the potential use of the IECOL collection is illustrated using examples of our studies about the evolution of mutation rates and pathogenic genes.

A Escherichia coli é o organismo melhor conhecido em termos de sua genética e fisiologia. Porém, se sabe pouco de sua ecologia e biologia evolutiva. Neste trabalho revisamos aspectos de sua biologia, genômica, ecologia e genética de populações. Estudos clássicos, baseados principalmente em cepas isoladas de humanos, sugeriam que E. coli é uma espécie com uma forte estrutura clonal, com pouca ou nenhuma recombinação. Nós montamos e analisamos uma coleção chamada IECOL, com mais de 2000 cepas provenientes de animais de vários lugares do mundo, de humanos do México e de cepas silvestres de diferentes ambientes. Neste trabalho se apresentam dados sobre genética de populações e evolução molecular de E. coli obtidos a partir desta coleção. Estes, junto com outros dados da literatura recente, indicam que E. coli é um organismo muito diverso, com um genoma extraordinariamente dinâmico onde a recombinação é importante, e que as combinações de sucesso podem dispersar-se de maneira epidêmica nas populações humanas ou animais, dando um falso sinal de clonalidade. Finalmente, se ilustra o potencial de uso da coleção (IECOL) em estudos que estamos realizando sobre a evolução de taxas de mutação, e sobre a evolução de gens patogênicos na espécie.