Population genetics of fish host and diplostomid parasites at different scales: from individuals to populations and communities
Laen...
Kuupäev
2025
Kättesaadav alates
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Estonian University of Life Sciences
Abstrakt
ABSTRACT. The current biodiversity decline may cause permanent ecosystem disruption. A comprehensive characterisation of biodiversity is essential to forecast potential outcomes. Parasites are the most diverse organisms, but they are often neglected and our knowledge of their diversity is limited. Besides, host-parasite interactions are linked to essential evolutionary processes, shaping biodiversity patters. However, these interactions are highly diverse, differing across individuals, populations, communities as well as at spatial and temporal scales. Novel molecular methods like metabarcoding, which identify multiple species in complex samples, are promising tools for studying parasite diversity and host-parasite interactions. Diplostomid are parasitic flatworms that forms complex communities in fish eyes, which are difficult to identify using microscopy. This thesis studies the genetic diversity of fish host and their diplostomid parasite communities at individual, population and community levels. For that, I study the genetic diversity of anadromous Northern pike in Saaremaa Island and I developed a group-specific metabarcoding method to identify diplostomid species infecting Eurasian perch and common roach. My results revealed that pike in Saaremaa Island consist of genetically divergent populations, varying over tens of kilometres with significant consequences for conservation. Moreover, diplostomid parasite communities in fish are dynamic systems showing variation between host species lakes and site within lakes, suggesting that host-parasite interactions vary at very small spatial scale. Furthermore, I also recorded for the first time, diplostomid brain infection in perch, likely consequence of a density-dependent process. This suggests that infections outside expected locations may be overlooked in wild populations. Overall, my thesis highlights the complex distribution of biodiversity and the associated evolutionary processes in hosts and parasites.
LÜHIKOKKUVÕTE. Elurikkus ehk bioloogiline mitmekesisus hõlmab ökosüsteemide, liikide ja geenide rohkust. Selle vähenemine võib põhjustada püsivaid ökosüsteemi häireid, mistõttu on bioloogilise mitmekesisuse muutuste mõistmine hädavajalik, et prognoosida ja vähendada sellega kaasnevaid tagajärgi. Parasitism, mille puhul üks organism (parasiit) kasutab teist (peremeest) oma elutegevuseks ära, on laialt levinud. Vaatamata selle olulisele rollile toiduahelas ja evolutsioonilises protsessis, on parasiitide ökoloogia ja populatsioonigeneetika alased teadmised puudulikud. Peremees-parasiitide vahelised suhted on sageli väga mitmekesised, erinedes indiviidide, populatsioonide ja koosluste vahel nii ajas kui ruumis. Uudne molekulaargeneetiline meetod, metatriipkoodistamine, võimaldab ühest keskkonnaproovist tuvastada suure hulga erinevaid liike ning selle kasutamine on üha populaarsem ka parasiitide mitmekesisuse ja peremees-parasiitsuhete uurimiseks. Diplostomidae sugukonda kuuluvad parasiitsed lameussid moodustavad kalade silmades keerukaid kooslusi. Paraku on erinevaid liike üksteisest väga raske eristada. Käesolevas doktoritöös täiustasin siiani kasutuses olevat metoodikat, et uurida kalade peremeesliikide ja neis parasiteerivate diplostomiidide geneetilist mitmekesisust üksikisendi, populatsiooni ja koosluste tasandil. Minu töö tulemusena selgus, et kalade silmaparasiitide kooslused on liigirikkad ja dünaamilised, varieerudes nii peremeesliikide kui ka uuritud järvede sees ja vahel. Esmakordselt tuvastati mitmete diplostomiidide esinemine ahvena ajus. Võrreldes parasiitide kooslusi ajus ja silmas selgus, et tõenäoliselt toimub aju nakatumine tihedusest sõltuva protsessi tulemusena. See demonstreerib ilmekalt meie väheseid teadmisi isegi laialt levinud peremeesorganismide ja parasiitide ökoloogia ning elupaiga eelistuste kohta. Lisaks uurisin haugi geneetilise mitmekesisuse ja populatsioonide eristumise mustreid. Tulemused näitasid geograafiliselt lähedal asuvate populatsioonide geneetilist erinevust, millega peab tõhusate kaitsemeetmete väljatöötamisel arvestama. Kokkuvõttes näitab minu doktoritöö elurikkuse keerukat jaotumist ning sellega seotud ökoloogilisi ja evolutsioonilisi protsesse peremeestes ja parasiitides.
LÜHIKOKKUVÕTE. Elurikkus ehk bioloogiline mitmekesisus hõlmab ökosüsteemide, liikide ja geenide rohkust. Selle vähenemine võib põhjustada püsivaid ökosüsteemi häireid, mistõttu on bioloogilise mitmekesisuse muutuste mõistmine hädavajalik, et prognoosida ja vähendada sellega kaasnevaid tagajärgi. Parasitism, mille puhul üks organism (parasiit) kasutab teist (peremeest) oma elutegevuseks ära, on laialt levinud. Vaatamata selle olulisele rollile toiduahelas ja evolutsioonilises protsessis, on parasiitide ökoloogia ja populatsioonigeneetika alased teadmised puudulikud. Peremees-parasiitide vahelised suhted on sageli väga mitmekesised, erinedes indiviidide, populatsioonide ja koosluste vahel nii ajas kui ruumis. Uudne molekulaargeneetiline meetod, metatriipkoodistamine, võimaldab ühest keskkonnaproovist tuvastada suure hulga erinevaid liike ning selle kasutamine on üha populaarsem ka parasiitide mitmekesisuse ja peremees-parasiitsuhete uurimiseks. Diplostomidae sugukonda kuuluvad parasiitsed lameussid moodustavad kalade silmades keerukaid kooslusi. Paraku on erinevaid liike üksteisest väga raske eristada. Käesolevas doktoritöös täiustasin siiani kasutuses olevat metoodikat, et uurida kalade peremeesliikide ja neis parasiteerivate diplostomiidide geneetilist mitmekesisust üksikisendi, populatsiooni ja koosluste tasandil. Minu töö tulemusena selgus, et kalade silmaparasiitide kooslused on liigirikkad ja dünaamilised, varieerudes nii peremeesliikide kui ka uuritud järvede sees ja vahel. Esmakordselt tuvastati mitmete diplostomiidide esinemine ahvena ajus. Võrreldes parasiitide kooslusi ajus ja silmas selgus, et tõenäoliselt toimub aju nakatumine tihedusest sõltuva protsessi tulemusena. See demonstreerib ilmekalt meie väheseid teadmisi isegi laialt levinud peremeesorganismide ja parasiitide ökoloogia ning elupaiga eelistuste kohta. Lisaks uurisin haugi geneetilise mitmekesisuse ja populatsioonide eristumise mustreid. Tulemused näitasid geograafiliselt lähedal asuvate populatsioonide geneetilist erinevust, millega peab tõhusate kaitsemeetmete väljatöötamisel arvestama. Kokkuvõttes näitab minu doktoritöö elurikkuse keerukat jaotumist ning sellega seotud ökoloogilisi ja evolutsioonilisi protsesse peremeestes ja parasiitides.
Kirjeldus
A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Agricultural Sciences.
Väitekiri filosoofiadoktori kraadi taotlemiseks põllumajandusteaduste erialal.
Väitekiri filosoofiadoktori kraadi taotlemiseks põllumajandusteaduste erialal.
Märksõnad
dissertations, population genetics, parasites, parasitism, Green University (thesis is related to EMÜ Green University iniciative’s aims)
Viide
Díaz Suárez, A. (2025). Population genetics of fish host and diplostomid parasites at different scales: from individuals to populations and communities [Estonian University of Life Sciences]. https://doi.org/10.15159/EMU.158