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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ LUCIANA PATELLA DE AZAMBUJA PADRÕES DE DIVERSIFICAÇÃO E ASSOCIAÇÃO HISTÓRICA ENTRE ESPÉCIES DE GYRODACTYLIDAE (PLATYHELMINTES, MONOGENOIDEA) E SEUS HOSPEDEIROS NO LITORAL DO PARANÁ CURITIBA 2016 LUCIANA PATELLA DE AZAMBUJA Padrões de Diversificação e Associação Histórica entre espécies de Gyrodactylidae (Platyhelmintes, Monogenoidea) e seus hospedeiros no litoral do Paraná Tese apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Doutora em Microbiologia, Parasitologia e Patologia da Universidade Federal do Paraná. Orientador: Walter A. Boeger, Ph.D. CURITIBA 2016 "Many of the truths that we cling to depend on our point of view" (Yoda) 4 AGRADECIMENTOS A minha família, minha mãe Márcia, minha irmã Raquel, aos meus queridos avós Cícero e Gilda pelo apoio incondicional, educação, incentivo, cuidado, amor e carinho nesses anos de vida. Ao meu amor, André, nem sei como agradecer todo o companheirismo, paciência, carinho e incentivo dedicados a mim todos esses anos. Meu enorme agradecimento ao meu orientador Professor Walter Boeger, por toda a oportunidade e orientação que me foi fornecida ao longo desses muitos anos e principalmente pela amizade. Com certeza sem essa oportunidade eu não estaria aqui, vivendo esse momento tão desejado na minha vida. Obrigada pelo ensinamento, vivencia, e por ter colocado a parasitologia em minha vida. A Professora Maria Regina Boeger, pelo apoio, carinho, amizade e força. A Valéria Muschner, Sabrina Araújo e Karla Campião, pelas conversas, amizade e apoio. Aos amigos do Laboratório de Ecologia Molecular e Parasitologia Evolutiva, por compartilharem comigo nesses longos anos de laboratório momentos de muito trabalho, coletas e risadas: Alíni, Rafael Baggio, Carol S., Carol M., Daiane, Letícia, Luan, Marcel, Taísa e Emanuel, que além de compartilhar esses momentos, esteve sempre presente prestando socorro para resolver problemas computacionais e análises que sempre travavam. Não esquecendo os que não contemplam mais a nossa companhia no LEMPE: Alessandra, Carol, Diogo, Flávio, José Francisco, Lua, Mariana, Marlus, Patrícia, Raphael Orélis, Renan, Renata, Rodrigo, Rogério e Sandra. A nossa sempre presente equipe de coleta: André, Adriano, Alessandra, Alíni, Rafael Baggio, Emanuel, Letícia, Marcel, Sandra, Taísa. Aos queridos amigos, que sempre estiveram ao meu lado, proporcionando momentos de divertimento, lazer e filosóficos. Ao Dr. Vinicius Abilhoa pelo suporte na identificação das espécies hospedeiras utilizadas no presente estudo. Ao curso de Pós-graduação de Microbiologia, Parasitologia e Patologia da UFPR, em especial à secretária Lu. Aos professores pelo carinho e atenção. À CAPES pela concessão da bolsa de Doutorado. v SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS..………………………………………………………….…... viii LISTA DE TABELAS…………………………………………………………...…... xiii RESUMO GERAL…………………………………………………………….......... xv ABSTRACT……………………………………………………………………......... xvi INTRODUÇÃO GERAL…………………………………………………………….. 17 Referências……………………………………………………………………......... 24 Capítulo I. Diversity of Gyrodactylidae in fish hosts of the Paraná Coastal Plain based on morphology and DNA barcoding………………………………… 30 Abstract……………………………………………………………………............... 30 Introduction………………………………………………………………………….. 31 Material and Methods…………………………………………………….………… 33 Collection of biological material……………………………………...….……... 33 Morphological processing of parasites…………………………..................... 35 Molecular Processing………………………………………………….............. 35 Distance barcode Analyses……………………………………..……………… 36 Results…….…………………………………………………………..…................. 36 Diversity……………………………………………….……………...……......... 36 Morphology……………………………………………………………..……….. 37 Molecular Processing………………………………………………….……….. 41 Barcode distance Analyses……………………………………………...…….. 42 Discussion………………………………………………….………………….......... 47 References………………………………………………….……………………….. 50 Capítulo II. The Stockholm Paradigm: Phylogeny and Ecology Illuminate the Evolution of Aglaiogyrodactylus (Gyrodactylidae, Monogenoidea)……………. 59 Abstract………………………………………………….………………….............. 59 1. Introduction………………………………………………….……………………. 60 2. Material and Methods…………………………………………………………… 63 3. Results………………………………………………….…………………........... 67 3.1. Ecology from the Parasite Perspective…………………...……………… 67 3.2. Host Context of Parasite Speciation……………………..……………….. 69 4. Discussion………………………………………………….…………………….. 71 4.1. Host Range and Parasite Abundance: Microevolutionary Influence of the Stockholm Paradigm Dynamic……………………….…….…….……... 72 4.2. Ecology from the Host Perspective………………………..……………… 74 Final remarks………………………………………………….………………......... 75 References………………………………………………….……………………….. 77 Capítulo III. Testando conceitos subordinados do Paradigma de Estocolmo: associações hospedeiros-parasitos na Baía de Paranaguá.............................. 85 Resumo………………………………………………….………………….............. 85 Abstract………………………………………………….………………….............. 86 I. Introdução………………………………………………….……………............. 86 II. Material e Métodos………………………………………………….………....... 92 Material biológico…………………………………….……...……………......... 92 Hipóteses, previsões e fundamentação lógica....................................... 92 vi Coletas............................................................................................................. 94 Morfologia……………………………………………….…………..….……...... 97 Molecular……………………………………………….……………...……....... 97 Análise filogenética……………………………………………….…...……….. 99 Interações ecológicas………………………………………………....……….. 100 Reconstrução Histórica……………………………………………….....…….. 102 III. Resultados………………………………………………….……………........... 104 Diversidade e distribuição de hospedeiros…………………........................ 104 Diversidade de Gyrodactylidae……………………………………...………... 106 Associações hospedeiros-parasitos: parâmetros ecológicos...................... 113 Análise filogenética……………………………………...………….………...... 114 Redes de interações ecológicas…………………………..…………….......... 118 Espectro de hospedeiros e distância filogenética....................................... 130 Reconstrução Histórica………………………………………...…………........ 131 IV. Discussão………………………………………………….……………........... 138 V. Referências………………………………………………….…………............ 147 Considerações Finais…………………………………………………………........ 156 Referências…………………………………………………………………………. 158 vii LISTA DE FIGURAS Capítulo I. Fig. 1. Map illustrating of the Paraná Coastal Plain. The numbers indicate the studied rivers. 1) Sagrado River, 2) Meio River; 3) Marumbi River; 4) Pinto River; 5) Passa Sete River; 6) Nunes River; 7) Cacatu River; 8) Morato River; 9) Capivari River; 10) Tagaçaba River; 11) Pederneiras River; 12) Bananal River; 13) Brejatuba River; 14) Saci River and 15) Mergulhão River................................................................................................................. 34 Fig. 2. Phase contrast photomicrographs of male copulatory organs and haptoral structures of Aglaiogyrodactylus spp. (1) Hook of Aglaiogyrodactylus sp. n. 4; (2) Anchor of Aglaiogyrodactylus sp. n. 4; (3) Hook of Aglaiogyrodactylus sp. n. 6; (4) Haptoral structures of Aglaiogyrodactylus sp. n. 4; (5) Male copulatory organ of Aglaiogyrodactylus sp. n. 2 and (6) Hook of Aglaiogyrodactylus sp. n. 2……………………………………………………….... 39 Fig. 3. Phase contrast photomicrographs of male copulatory organs (MCO) of Phanerothecium spp. (1) Phanerothecium sp. n. 1; (2) Phanerothecium sp. n. 2; (3) Phanerothecium sp. n. 4; (4) Phanerothecium sp. n. 5, and (5) Phanerothecium sp. n. 3………………………………………………………….… 40 Fig. 4. Phase contrast photomicrographs of the hook structures of Gyrodactylus spp. (1) Gyrodactylus sp. n. 5; (2) Gyrodactylus sp. n. 8, and (3) Gyrodactylus sp. n. 9………………………………………………………...……... 41 Fig. 5. Neighbor-joining phylogenetic analysis of the oviparous Gyrodactylidae species, performed based on Maximum Composite Likelihood (Tamura et al. 2004) model for ITS rDNA to represent intra- and interspecific distances. (A) indicates the clade formed by Aglaiogyrodactylus species with O. hydaticus and (B) clade formed by Phanerothecium species with O. sudis. Bootstrap values (n = 1,000)……………………………………………………….. 45 Fig. 6. Neighbor-joining phylogenetic analysis of the oviparous Gyrodactylidae species, performed based on Maximum Composite Likelihood (Tamura et al. 2004) model for mtDNA COII to represent intra- and interspecific distances. (A) indicates the clade formed by Aglaiogyrodactylus species and (B) clade formed by Phanerothecium species with O. sudis. Bootstrap values (n = 1,000)…………………………………………………..…… 46 Fig. 7. Neighbor-joining phylogenetic analysis of the viviparous Gyrodactylidae species, performed based on Maximum Composite Likelihood (Tamura et al. 2004) model for ITS rDNA, to represent distances intra- and interspecific. Bootstrap values (n = 1,000)…………….…...…………………… 47 Fig. 8. Neighbor-joining phylogenetic analysis of the viviparous Gyrodactylidae species, performed based on Maximum Composite Likelihood (Tamura et al. 2004) model for mtDNA COII to represent distances intra- and interspecific. Bootstrap values (n = 1,000)………………………………………. 47 Capítulo II. Fig. 1. Phylogenetic and ecological data for Aglaiogyrodactylus spp. inhabiting 6 species of loricariid catfishes in the Marumbi River: Ancistrus multispinis (A), H. leucofrenatus (H), Rineloricaria sp. (R), S. guntheri (S), K. lacerta (K) and P. splendens (P). The phylogenetic relationships of the clade of Aglaiogyrodactylus spp. (left) is presented with the phylogeny of their hosts viii (right), and the observed abundance