Padrões ecológicos e evolutivos de parasitos

Abstract

Resumo: O parasitismo é um estilo de vida fascinante e extremamente bem sucedido entre os animais. Uma ideia tradicional sobre a associação parasito-hospedeiro é que parasitos são altamente especializados em seus hospedeiros e, portanto, a coespeciação poderia ser esperada. No entanto, existem muitas evidências de que parasitos são amplamente capazes de incorporar novos hospedeiros com histórias evolutivas independentes e isso não resultaria em coespeciação. Espera-se que a incorporação e o compartilhamento de novas espécies de hospedeiros sejam mediados principalmente pela compatibilidade e oportunidade de interação no tempo e espaço, mas pouco se sabe sobre como estes fatores afetam a dinâmica ecológica e evolutiva das espécies de parasitos. Durante meu doutorado busquei entender como os eventos de troca de hospedeiro influenciam a ecologia e a evolução de espécies de parasitos. A minha tese é formada por três capítulos. No primeiro capítulo investigamos como a intensidade da troca de hospedeiros, mediada pela distância filogenética dos hospedeiros, afeta os padrões ecológicos e evolutivos das espécies de parasitos. Desenvolvemos um modelo baseado em indivíduos que permite a diversificação dos parasitos ao longo da história evolutiva dos hospedeiros. Observamos que existe uma faixa ótima de intensidade de troca de hospedeiro que pode reproduzir padrões eco-evolutivos observados em estudos empíricos. Além disso, observamos que estudos empíricos de escala espacial local têm uma maior intensidade de troca de hospedeiros quando comparados a estudos regionais. Isso indica que a escala espacial é provavelmente uma limitação crucial dos eventos de troca de hospedeiro. No segundo capítulo utilizamos nosso modelo para avaliar como os atributos funcionais e a variabilidade filogenética dos hospedeiros podem estar associadas aos eventos de troca de hospedeiro. Analisando dez estudos empíricos de interação pulga-roedor, observamos que a intensidade de troca de hospedeiro prevista variou entre os estudos empíricos analisados. Tal variação não foi associada à diversidade funcional e nem com a variabilidade filogenética dos hospedeiros de cada estudo empírico, mas pode estar associada à média de cada atributo funcional das espécies de hospedeiros (massa corporal, amplitude da dieta, área de vida, densidade populacional e tamanho da ninhada). No terceiro capítulo nós analisamos a variação na composição de comunidades de parasitos entre espécies de hospedeiros por meio de uma abordagem clássica de ecologia de comunidades. O objetivo deste estudo foi investigar: (i) Qual é o componente da diversidade beta (aninhamento ou turnover) que mais contribui para a composição de parasitos entre as espécies de anuros; (ii) Se diversidade beta de parasitos difere de um padrão aleatório? e se (iii) A dissimilaridade na composição das comunidades de parasitos está relacionada à dissimilaridade filogenética ou funcional dos anuros. Utilizamos seis estudos empíricos de interações entre endoparasitos e anuros. Observamos que o turnover de espécies de parasitos entre as espécies de anuros foi o principal componente da diversidade beta, mas a variação observada na diversidade beta total e em seus componentes não diferiram dos respectivos modelos nulos. Nossos resultados de dissimilaridade de parasitos entre as comunidades não foram relacionados à variabilidade filogenética das espécies de hospedeiros e nem com dissimilaridade funcional das espécies de anuros para a maioria das localidades analisadas. Nossos resultados indicam um processo de rastreamento de recursos pelas espécies de parasitos.

Abstract: Parasitism is a fascinating and extremely successful lifestyle among animals. A traditional idea about the parasite-host association is that parasites are highly specialized in their hosts and therefore cospeciation could be expected. However, there is much evidence that parasites are largely capable of incorporating new hosts with independent evolutionary histories and this would not result in cospeciation. The incorporation and sharing of new host species are expected to be mediated mainly by compatibility and opportunity for interaction in time and space, but little is known about how these factors affect the ecological and evolutionary dynamics of parasite species. During my PhD, I tried to understand how host-switching events influence the ecology and evolution of parasite species. My thesis consists of three chapters. In the first chapter, we investigated how the intensity of host-switching, mediated by the phylogenetic distance of the hosts, affects the ecological and evolutionary patterns of parasite species.We developed a model based on individuals that allow the diversification of parasites throughout the evolutionary history of the hosts. We observed that there is an optimal range of host-switching intensity that can reproduce eco-evolutionary patterns observed in empirical studies. Furthermore, we observed that empirical studies of local spatial scale have a higher intensity of host-switching when compared to regional studies. This indicates that spatial scale is likely to be a crucial limitation of host switching events. In the second chapter, we use our model to assess how the functional attributes and phylogenetic variability of hosts may be associated with host-switching events. Analyzing ten empirical studies of flea-rodent interaction, we observed that the predicted host-switching intensity varied among the analyzed empirical studies. Such variation was not associated with functional diversity nor with the phylogenetic variability of the hosts of each empirical study, but it may be associated with the average of each functional attribute of the host species (body mass, diet amplitude, home range, population density and litter size). In the third chapter, we analyze the variation in the composition of parasite communities between host species using a classical community ecology approach. This study aimed to investigate: (i) What is the component of beta diversity (nestedness or turnover) that most contributes to the composition of parasites among anuran species; (ii) Whether beta diversity of parasites differ from a random pattern? and if (iii) The dissimilarity in the composition of the parasite communities is related to the phylogenetic or functional dissimilarity of the anurans.We used six empirical studies of interactions between endoparasites and anurans. We observed that the turnover of parasite species among frog species was the main component of beta diversity, but the variation observed in total beta diversity and its components did not differ from the respective null models. Our results of parasite dissimilarity between communities were not related to the phylogenetic variability of the host species nor the functional dissimilarity of the anuran species for most of the analyzed localities. Our results indicate a resource tracking process by the parasite species.