Prevalência, diversidade e estrutura da comunidade de hemoparasitos (Haemoproteus e Plasmodium) em aves do Cerrado do Brasil Central

Abstract

Hemoparasitos têm fundamental importância na ecologia e evolução de aves, uma vez que são capazes de afetar a sobrevivência e reprodução de seus hospedeiros. A prevalência (porcentagem de indivíduos infectados na população de hospedeiros) dos parasitos da malária aviária (Plasmodium e Haemoproteus) varia de zero a 100% entre diferentes espécies na comunidade de aves, embora as causas ecológicas e evolutivas dessa variação não sejam bem entendidas. Diante desse contexto, a proposta da presente tese foi determinar quais características reprodutivas (tipo de construção do ninho e altura do ninho) e da história de vida (peso, sistema social, tempo de incubação e status migratório) em aves poderiam explicar as taxas de parasitismo entre as diferentes espécies de hospedeiros em uma comunidade estudada durante cinco anos no Cerrado do Brasil Central. Adicionalmente, foi estudada a estrutura e organização da taxocenose dos parasitos da malária aviária através do sequenciamento de parte do gene mitocondrial (citocromo b) do parasito. Usando Modelo Linear Misto Generalizado (GLMM) e método tradicional para detecção dos hemoparasitos (microscopia), mostramos uma significante correlação positiva entre altura do ninho e prevalência de Haemoproteus, o que corrobora a hipótese que associa prevalência de hemoparasitos e estrato de nidificação em aves da América do Norte. Foram apresentadas novas evidências de que espécies sociais de aves neotropicais e com reprodução cooperativa são mais parasitadas por Haemoproteus. Ainda, espécies que nidificam em cavidades são mais parasitadas por Plasmodium. Através de métodos moleculares para diagnóstico (amplificação e sequenciamento do gene mitocondrial do parasito) e GLMM, a socialidade das espécies de aves estudadas foi a melhor variável para explicar os valores de prevalência de Haemoproteus (Parahaemoproteus) entre as espécies de hospedeiros da comunidade de aves, onde espécies 2 sociais foram significativamente mais parasitadas. Espécies migratórias foram mais parasitadas por Haemoproteus (Parahaemoproteus), embora a relação tenha sido margialmente significante. A prevalência geral (Plasmodium + Haemoproteus) não variou entre os cinco anos de estudo ou entre as estações seca e chuvosa. Entre os indivíduos nos quais foi possível determinar a idade, não houve diferença significativa na prevalência (Plasmodium + Haemoproteus) em aves com menos de um ano de idade e aves com mais de um ano de idade. Baseado na divergência de três ou mais substituições nucleotídicas em fragmentos de aproximadamente 600 pares de base do citocromo b dos parasitos, a taxocenose dos parasitos da malária aviária foi composta por 17 linhagens sendo oito pertencentes ao gênero Plasmodium, oito pertencentes a Haemoproteus (Parahaemoproteus) e apenas uma linhagem pertencente a Haemoproteus (Haemoproteus). O número de espécies de hospedeiros que uma linhagem infectou variou de um a sete, e como esperado, o número de linhagens se aproximou do número de espécies de hospedeiros, confirmando a elevada diversidade desses hemoparasitos. Os dados sugerem que a maioria das espécies de hospedeiros pode ser infectada por uma grande variedade de hemoparasitos, uma vez que, o número de linhagens que uma espécie de hospedeiro abriga variou de uma a sete e o número de linhagens de hemoparasitos aumentou com o número de indivíduos infectados em cada espécie de hospedeiro. Sugerimos que parâmetros comportamentais e reprodutivos das espécies de aves podem ser responsáveis por sua exposição diferencial aos vetores, explicando dessa forma, a variação na prevalência de hemoparasitos entre as espécies de hospedeiros dentro da comunidade de aves. A taxocenose de hemoparasitos estudada na comunidade de aves no Cerrado do Brasil Central confirma os padrões que estão surgindo em estudos envolvendo os parasitos da malária aviária utilizando marcadores moleculares: 1) elevada diversidade de 3 linhagens; 2) número de linhagens de hemoparasitos se aproximando do número local de espécies de hospedeiros e; 3) duas estratégias quanto ao uso das espécies de hospedeiros, desde extrema especialização à grande amplitude das espécies de hospedeiros utilizados. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Blood parasites play a fundamental role in the ecology and evolution of birds, because they are able to affect host fitness and survival. The prevalence of avian malaria parasites among different host species can vary from zero to 100%, nonetheless, the ecological and evolutionary reasons for this variation are still unclear. The goal of this thesis was to analyze if aspects of the host’s natural history (nest height, nest type, body mass, migratory status, incubation time and social system), which we believe are variables associated with hosts´ exposure to vectors, could explain the variation in blood parasite prevalence of a bird community from the Cerrado biome of central Brazil. Additionally, we studied the structure and organization of an assemblage of malaria parasites by sequencing part of the mitochondrial cytochrome b gene. By using Generalized Linear Mixed Models (GLMM) and traditional methods to detect blood parasite infections (microscopy) we found a significant positive correlation between nest height and Haemoproteus prevalence, which is in accordance with the hypothesis that associates blood parasite prevalence in North American birds with nesting stratum. Additionally, new evidence is presented that Neotropical bird species that live in groups and are cooperative breeders are more parasitized by Haemoproteus and that cavity/closed cup nesters are more parasitized by Plasmodium. Through molecular methods for diagnosis (by sequencing a part of the mitochondrial cytochrome b gene of parasite) and GLMM, the sociality of the bird species studied was the best variable to explain the high prevalence of Haemoproteus (Parahaemoproteus) between host species in this bird community. Migratory species were also more parasitized by Haemoproteus (Parahaemoproteus), although the relationship was only weakly significant. Malaria prevalence determined by PCR screening (pooled Plasmodium and Haemoproteus) 5 did not vary among the five years or between dry and rainy seasons. Among all individuals that could be aged, parasite prevalence did not differ between juveniles and adults. Based on divergence in 600 sequenced nucleotides of the parasite’s cytochrome b gene we differentiated 17 parasite lineages. The number of host species that a single lineage infected varied from one to seven, and as one would expect, the number of parasite lineages approached the number of host species, confirming the high diversity of these parasites. The data suggest that most host species can be infected by a wide variety of parasite lineages, since the number of lineages that infected single host species ranged from one to seven and this number increased with the number of individuals infected. We concluded that behavioural parameters of hosts may be responsible for their differential exposure to vectors. Therefore, these parameters may be able to describe interspecific variation of blood parasite prevalence in other bird communities. The assemblage of blood parasites studied in bird communities in the Cerrado of central Brazil confirms the patterns that are emerging in studies of avian malaria parasites using molecular markers: 1) high species diversity; 2) number of parasite lineages approaching the number of host species within a local area; and 3) two strategies regarding use of host species by parasites, extreme specialization and broad range of host species used.