Monogenea hlubinných cichlid jezera Tanganika: snížená specifita nebo skrytá diverzita?

Bc. Nikol Kmentová

Master's thesis

Monogenean parasites from deepwater Lake Tanganyika cichlids: reduced specificity or hidden diversity?

Abstract:

V této diplomové práci se věnujeme žábrohlístům vyskytujících se na hlubinných druzích cichlid jezera Tanganika. Toto jezero je jedním z nejdůležitějších míst pro studium biologické rozmanitosti jakož i procesů a mechanimů evoluce. Je překvapivé, jak málo informací bylo doposud zjištěno o zdejší parazitické fauně. Jedna z předchozích studií naznačuje snížení hostitelské specifity třídy Monogenea (Cihlidogyrus, Dactylogyridae) v hloubokých vodách. Naším cílem bylo otestovat uváděný pokles tohoto faktoru a zodpovědět následující otázky: je tento zdánlivý pokles hostitelské specifity způsoben na první pohled nezřetelnými speciačními procesy nebo skutečným snížením hostitelské preference? Jak daleko toto hostitelské rozmezí zasahuje? Jaká je genetická struktura a demografická historie této parazitické populace? V této práci jsme se zaměřili a dále analyzovali žábrohlísty parazitujích na druzích reprezentující čtyři různé kmeny cichlid (Bathybatini, Trematocarini, Benthochromini, Limnochromini). Vzorky pocházely z mnoha lokalit z různých částí jezera. Hypotézy byly testovány pomocí tří různých technik zahrnující morfometrické a geomorfologické metody s využitím vícerozměrných statistických přístupů společně s genetickou charakterizací zahrnující oblasti ribosomální a mitochondriální DNA. Celkem bylo shromážděno 849 žábrohlístů z 9 hostitelských druhů. Tři různé druhy patřící do rodu Cichlidogyrus byly rozpoznány na základě morfometrických i genetických analýz všech oblastí ribosomální DNA. Hostitelské spektrum druhu C. casuarinus je rozšířeno mezi druhy kmene Bathybatini. Na druhou stranu, morfometrické stejně jako geomorfologické analýzy ukazují jistou míru diferenciace tohoto druhu ovlivněnou hostitelským druhem a geografickým původem jedinců. Tento pozorovaný jev se zdá být díky jeho nezávisloti na genetické struktuře populace s největší pravděpodobností způsoben fenotypovými změnami při ontogenetickém vývoji parazita. Výsledky analýzy týkající se demografické historie druhu C. casuarinus naznačují jeho nedávný populační nárůst. Další studie jsou zapotřebí ke kompletnímu odhalení vztahů hostitelsko-parazitického systému, diverzity a evoluční historie žábrohlístů obývající hlubinné vody jezera Tanganika.

Abstract:

In this thesis we focus on the monogenean fauna of cichlid species prefering deepwater habitat in Lake Tanganyika. The lake is one of the most important study areas in the fields of biodiversity and of evolutionary biology. Surprisingly, the knowledge about the lake’s parasite is still premature. A previous study indicated a reduction of monogenean host specifity (Cichlidogyrus, Dactylogyridae) in the deepwater habitat. We verify whether the seemingly low host-specificity is caused by cryptic speciation or by a real decrease in host preference. We also assessed how broad this host range is. Finally, we examined the genetic structure and demographic history of this parasite population. In our study we examined and analysed monogeneans from host species representing four different cichlid tribes (Bathybatini, Trematocarini, Benthochromini, Limnochromini). Samples originated from many localities throughout the lake. Hypotheses were tested by three different techniques: morphometrics and geomorphometrics using multivariate statistical approaches together with genetic characterization of ribosomal as well as mitochondrial DNA markers. Finally, 849 parasitic individuals from 9 host fish species were collected. Three different species belonging to Cichlidogyrus were distinguished by both morphometric and genetic characterization in all obtained ribosomal DNA regions. The host range of C. casuarinus encompasses almost the whole Bathybatini tribe. On the other hand, our morphometric as well as geomorphometric analyses show some kind of differentiation of C. casuarinus influenced by host preference and geographical origin. This observed pattern most likely seems to be caused by phenotypic changes during ontogenetic development because of its independence to genetic population structure. Analyses of parasite demographic history indicate recent population expansion of C. casuarinus. Other investigations are needed to further clarify monogenean diversity, host-parasite relationships and the evolutionary history of monogeneans occurring in deepwater in Lake Tanganyika.

Keywords

Cichlidogyrus, cichlidy, Bathybatini, hostitelské spektrum, vnitrodruhová variabilita, fenotypová plasticita, fylogenetika, genový tok, demografická historie, cichlids, host range, intraspecific variation, phenotypic plasticity, phylogeny, gene flow, demographic history

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2015
• Supervisor: Ph.D. Maarten Pieterjan Vanhove

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Ecological and Evolutionary Biology / Zoology