Host-Specific Parasites Revealing Historical and Contemporary Contacts of Fish Hosts: Role of the Middle East in the Biogeography of Cyprinoids

Farshad Nejat Pashaki, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Paraziti taxonu Monogenea u ryb taxonu Cyprinoidea představují ideální model pro studium parazito-hostitelské koevoluce díky svému přímému životnímu cyklu, vysoké hostitelské specificitě a předpokládané fylogenetické shodě s hostiteli. Přestože Blízký východ představuje hotspot biodiverzity a historickou křižovatku pro šíření kaprovitých ryb, sladkovodní fauna parazitů taxonu Monogenea tohoto regionu zůstává málo prozkoumaná. Dizertační práce ja zaměřená na diverzitu, fylogenezi, biogeografii a koevoluční vzorce parazitů taxonu Monogenea ve sladkovodních ekosystémech Blízkého východu, včetně povodí Kaspického a Černého moře, oblasti Egejského moře a říčního systému Eufratu a Tigridu. Pomocí integrativních taxonomických přístupů kombinujících morfologická a molekulární data byly z Blízkého východu popsány čtyři druhy rodu Dactylogyrus, jeden druh rodu Paradiplozoon a osm druhů rodu Gyrodactylus, spolu s novými záznamy hostitelů pro již známé taxony s 16 druhy Dactylogyrus čekajícími na popis. Tyto objevy zdůrazňují význam Blízkého východu jako centra speciace sladkovodních parazitů taxonu Monogenea u kaprovitých ryb. Využitím parazitů rodu Dactylogyrus jako evolučních indikátorů bylo odhaleno několik historických kontaktů mezi evropskou faunou kaprovitých ryb a faunou kaprovitých ryb v oblasti Blíkého východu. Výsledky této práce odhalily dvě hlavní historické migrační cesty Dactylogyrus z Asie do Evropy a Afriky, čímž poukazují na klíčovou roli Blízkého východu v historii kaprovitých ryb a s nimi spjatých druhů rodu Dactylogyrus. Byly zjištěny unikátní vzorce morfologické evoluce v rámci rodu Dactylogyrus. Došlo k morfologickým reverzím a zjednodušením přichodovacího aparátu, která zřejmě usnadňují přechod na nové hostitele a kolonizaci fylogeneticky vzdálených druhů ryb těmito parazity. Studium kofylogenetických vztahů mezi druhy Dactylogyrus a kaprovitými rybami v oblasti Blízkého východu přineslo dva zásadní poznatky. Za prvé, přeskoky parazitů (host switch) mezi hostiteli představují hlavní evoluční mechanismus diverzifikace druhů rodu Dactylogyrus. Za druhé, porovnáním kofylogenetických vzorců mezi kaprovitými a jejich parazity Dactylogyrus v oblasti Blízkého východu se stejným systémem v oblastech kolem Středozemního moře ukázalo, že asociace mezi rybími hostiteli taxonu Cyprinoidea a parazity rodu Dactylogyrus na Blízkém východě je slabší. To lze vysvětlit historickou rolí Blízkého východu jako centra rozšíření kaprovitých ryb do oblastí kolem Středozemního moře. Dizertační práce poskytuje cenné poznatky pro pochopení diverzity, evoluce a biogeografie sladkovodních monogenejních parazitů na Blízkém východě a zdůrazňuje význam tohoto regionu v celosvětovém výzkumu evoluce vztahů mezi hostiteli a parazity.

Abstract:

Monogenean parasites of cyprinoid fish serve as ideal models for studying host-parasite coevolution due to their direct life cycles, high host specificity, and presumed phylogenetic congruence with hosts. Despite the role of the Middle East as a biodiversity hotspot and historical crossroads for cyprinoid dispersals, their monogenean fauna of this region remains underexplored. This thesis investigates the diversity, phylogeny, biogeography, and coevolutionary patterns of monogeneans in Middle Eastern freshwater systems, including the Caspian Sea, Black Sea and Aegean Sea basins, and Euphrates-Tigris riverine system. Using integrative taxonomic approaches combining morphology and molecular data, four Dactylogyrus species, one Paradiplozoon species, and eight Gyrodactylus species were described from the Middle East, alongside novel host records for other established species with 16 Dactylogyrus species awaiting description. These discoveries highlight the Middle East as a center of speciation for freshwater cyprinoid monogeneans. Using Dactylogyrus parasites as evolutionary proxies, multiple historical contacts between European and Middle Eastern cyprinoid faunas were revealed. The results of this thesis showed two major historical dispersal routes of monogeneans of the genus Dactylogyrus from Asia to Europe and Africa, underscoring the pivotal role of the Middle East in the history of cyprinoids and associated Dactylogyrus. Unique patterns of morphological evolution within Dactylogyrus were revealed. Morphological reversals and simplifications of attachment organ that appear to facilitate host switching and colonization of phylogenetically distant host fish by Dactylogyrus species were found. Studying the cophylogenetic relationships of Dactylogyrus parasites and Middle Eastern cyprinoid hosts revealed two significant findings. First, host switching is the main evolutionary event in the diversification of the Dactylogyrus species. Second, by comparing the cophylogenetic structure of Middle Eastern cyprinoids and Dactylogyrus parasites with the same host-parasite system in peri-Mediterranean areas, it is revealed that cyprinoids and Dactylogyrus in the Middle East are less associated, which can be explained by the historical role of the Middle East in the dispersal of cyprinoids to the peri-Mediterranean. Overall, this thesis provides valuable information for understanding the diversity, evolution, and biogeography of freshwater monogeneans in the Middle East, highlighting its significance in global host-parasite evolutionary research.

Keywords

sladkovodní ryby, Monogenea, hostitelská specificita, fylogeneze, parazito-hostitelská koevoluce, historická biogeografie, freshwater fish, monogeneans, host specificity, phylogeny, host-parasite coevolution, historical biogeography.

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 11. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 12. 2025
• Vedoucí: prof. RNDr. Andrea Vetešníková Šimková, PhD.
• Oponent: Assoc. Prof. Amit Tripathi, PhD, Prof. Yves Desdevises,, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Ekologická a evoluční biologie / Parazitologie