Różnorodność gatunkowa Microsporidia u wybranych stawonogów hematofagicznych i wpływ obecności mikrosporydiów na mikrobiom gospodarza

Abstract

Mikrosporydia to wewnątrzkomórkowe, obligatoryjne pasożyty, infekujące szerokie spektrum gospodarzy. Około 15% z nich infekuje komary (Culicidae), będące również gospodarzami wielu patogenów kręgowców. Stawonogi hematofagiczne, takie jak komary i kleszcze (Ixodidae) są najważniejszymi wektorami czynników chorobotwórczych. Stąd, mikrosporydia infekujące te stawonogi stanowią bardzo dobry model do badania oddziaływań ekologicznych między patogenami, jak i składnikami mikrobiomu gospodarza. Celem mojej pracy doktorskiej była próba odpowiedzi na pytania: (1) jaka jest faktyczna różnorodność gatunkowa mikrosporydiów u tych gospodarzy; (2) czy mikrosporydia współwystępujące u tego samego gospodarza oddziałują na siebie; oraz (3) czy infekcja mikrosporydiami wpływa na mikrobiom gospodarza. W celu wykrycia mikrosporydiów opracowałem wysokowydajną metodę, którą wykorzystałem do określenia różnorodności gatunkowej tych pasożytów w badanych modelach. Moje wyniki wskazują, że komary są częstymi gospodarzami mikrosporydiów, spośród których większość jest pasożytami poliksenicznymi. Odnotowałem również relatywnie dużą częstość współwystępowania różnych mikrosporydiów, co skutkowało wzajemnymi oddziaływaniami między koinfekującymi gatunkami. Dodatkowo, stwierdziłem, że infekcja mikrosporydiami prowadzi do zmian w składzie mikrobiomu gospodarza oraz aktywności jego szlaków metabolicznych, głównie w kierunku syntezy antybiotyków i nukleotydów. Wśród kleszczy żerujących zidentyfikowałem tylko jeden gatunek mikrosporydium, który występował ze znikomą prewalencją, co sugeruje, że kleszcze mogły wykształcić mechanizm obronny przeciwko tym patogenom. Wyniki mojej pracy doktorskiej stwarzają nowe możliwości badań w obszarze ekologii pasożytów i mogą mieć zastosowanie w diagnostyce medycznej. Microsporidians are a group of intracellular obligate parasites that infect a wide range of hosts. About 15% of them infect mosquitoes (Culicidae), which are themselves hosts of many pathogens of vertebrates. In fact, the hematophagous arthropods, such as mosquitoes and ticks (Ixodidae) are the most important disease vectors. Therefore, microsporidians infecting these arthropods are a very good model to study ecological interactions between both pathogens and the other components of the host microbiome. The aim of my dissertation was to attempt to answer the questions: (1) what is the actual microsporidian species diversity in these hosts; (2) whether the microsporidians co-occurring in the same host individual interact with each other; and (3) whether the microsporidian infection affects the host's microbiome. To detect microsporidians, I developed a high-throughput method, which I used to determine their species-diversity in the tested models. My results demonstrate that mosquitoes are common hosts of numerous microsporidian species, and most of that species are polyxenic parasites. I also noted a relatively high level of the co occurrences of different microsporidians in mosquitoes, which resulted in interactions between the co-infecting species. Additionally, I found that microsporidian infection leads to changes in the composition of the host microbiome and activities of the microbiome metabolic pathways; especially it concerns the synthesis of antibiotics and nucleotides. Among host-seeking ticks, I identified only one microsporidian species that occurred with negligible prevalence, which indicates that ticks probably have developed a defense mechanism against these pathogens. Results of my dissertation provide new opportunities in such research areas as ecology of parasites and medical diagnostics.