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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/68933
DIVERSIDADES FUNCIONAL E FILOGENÉTICA DE MORCEGOS COMO MODULADORAS DA EPIZOOTIOLOGIA DE TRYPANOSOMA SPP.
Alves, Fernanda Moreira | Date Issued:
2024
Alternative title
Functional and phylogenetic diversities of bats as modulators of Trypanosoma spp. epizootiologyAuthor
Advisor
Co-advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Programa de Pós-Graduação em Biologia Parasitária. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
A investigação de como as diferentes dimensões da diversidade de hospedeiros influenciam seu conjunto de parasitos considera que as particularidades ecológicas e evolutivas das espécies moldam seus papéis no ciclo de transmissão dos parasitos. Neste sentido, examinamos a influência das diversidades taxonômica, funcional e filogenética dos morcegos sobre a epizootiologia de Trypanosoma spp. Hipotetizamos que as diversidades funcional e filogenética são melhores preditoras da epizootiologia de Trypanosoma em comparação com a diversidade taxonômica. Para atingir este objetivo, avaliamos as limitações das técnicas que empregamos para diagnosticar a infecção por Trypanosoma: o hemocultivo (HC) e a detecção de DNA parasitário extraído do coágulo sanguíneo dos morcegos. O HC apresentou baixa sensibilidade e viés de seleção, com o favorecimento de T. cruzi sobre T. dionisii e favorecimento de T. cruzi TcI sobre outros genótipos de T. cruzi. Embora o diagnóstico pelo coágulo tenha apresentado maior sensibilidade e permitido identificar táxons incapazes de crescer em cultura, observamos que o HC e diagnóstico molecular pelo coágulo são complementares e aumenta a detecção de Trypanosoma, incluindo infecções mistas. Em paralelo, implementamos um método acessível que otimizou o diagnóstico da infecção por Trypanosoma pelo HC: além dos “isolados” convencionalmente utilizados, avaliamos também as amostras na fase inicial de crescimento dos flagelados (“primeira alíquota”) e amostras de cultura não desenvolvidas (“sedimento”). Uma vez compreendida as limitações das técnicas e mitigadas as pressões seletivas do HC, tivemos maior segurança para estimar a diversidade de Trypanossoma sp. e assim, concluir o objetivo do trabalho. A riqueza de Trypanosoma foi impulsionada pela diversidade taxonômica e pela divergência funcional dos morcegos, enquanto a diversidade filogenética dos morcegos não apresentou efeito significativo, indicando o papel primário dos mecanismos ecológicos na riqueza de Trypanosoma dentro das comunidades hospedeiras. Trypanosoma sp. Neobat 3, T. cruzi marinkellei, T. cruzi TcBat e T. lainsoni estavam associados a pelo menos duas espécies de morcegos, e Artibeus planirostris foi comum a todos eles, sugerindo maior exposição desta espécie de morcego a vários táxons de Trypanosoma e seu possível papel no aumento da riqueza desses parasitos em uma região. Trypanosoma dionisii estava associado à alimentação de néctar e/ou pólen, o que pode sugerir o papel de um vetor visitante de flores. A distribuição do espaço funcional ocupado pelos hospedeiros nos permitiu identificar cinco grupos funcionais. A prevalência dos táxons de Trypanosoma foi uniformemente distribuída pelos grupos, com exceção da prevalência de T. rangeli A, a qual foi maior em um grupo funcional distinto em relação aos demais, indicando restrições ecológicas à ocorrência desta espécie em morcegos. A variedade de resultados revela que as espécies de Trypanosoma são afetadas de maneiras distintas pelas pressões exercidas por seus hospedeiros, evidenciando a singularidade de cada ciclo de transmissão de Trypanosoma. Este estudo destaca a importância de considerar a diversidade de características ecológicas dos morcegos na epizootiologia da Trypanosoma.
Abstract
The investigation of how the different dimensions of host diversity influence their parasite assemblages considers that the ecological and evolutionary particularities of the species shape their roles in the transmission cycle of parasites. In this sense, we examined the influence of bat taxonomic, functional, and phylogenetic diversities on the epizootiology of Trypanosoma spp. We hypothesized that the functional and phylogenetic diversities are better predictors of Trypanosoma epizootiology. To achieve this goal, we evaluated the limitations of the techniques we emploeyd to diagnose Trypanosoma infection: the hemoculture (HC) and the detection of parasitic DNA extracted from bat blood clots. The HC showed low sensitivity and selection bias, favoring T. cruzi over T. dionisii and favoring T. cruzi TcI over other T. cruzi genotypes. Although diagnosis through the blood clot showed higher sensitivity and allowed the identification of taxa unable to grow in culture, we observed that the HC and the molecular diagnosis by the blood clot are complementary and enhance Trypanosoma detection, including mixed infections. In parallel, we implemented an accessible method that optimized the diagnosis of Trypanosoma infection by the HC: in addition to conventionally used “isolates”, we also evaluated samples in the early growth phase of the flagellates ("first aliquot") and undeveloped culture samples ("sediment"). Once the limitations of the techniques were understood and the selective pressures of the HC were mitigated, we were more confident in estimating Trypanosoma sp. diversity and thus achieve the study's objective. The Trypanosoma richness was driven by bat taxonomic diversity and functional divergence, while bat phylogenetic diversity showed no significant effect, indicating the primary role of ecological mechanisms in Trypanosoma richness within host communities. Trypanosoma sp. Neobat 3, T. cruzi marinkellei, T. cruzi TcBat, and T. lainsoni were associated with at least two bat species, and Artibeus planirostris was common to all of them, suggesting greater exposure of this bat species to multiple Trypanosoma taxa and its possible role in increasing parasite richness in a region. Trypanosoma dionisii was associated with nectar and/or pollen-feeding, suggesting the role of a flower-visiting vector. The distribution of functional space occupied by hosts allowed us to identify five functional groups. The prevalence of Trypanosoma taxa was evenly distributed across groups, except for the prevalence of T. rangeli A, which was higher in a distinct functional group compared to others, indicating ecological restrictions on the occurrence of this species in bats. The variety of results reveals that Trypanosoma species are distinctly affected by the pressures exerted by their hosts, highlighting the singularity of each Trypanosoma transmission cycle. This study underscores the importance of considering the diversity of ecological characteristics of bats in Trypanosoma epizootiology.
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