https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21021| Type: | Tese |
| Title: | Microeucariotos ciliados (Alveolata, Ciliophora) encontrados em tanques de bromélias (fitotelmos): da delimitação computacional de espécies aos eventos macroevolutivos |
| Author: | Costa, Fabiola da Silva |
| First Advisor: | Rossi, Mariana Fonseca |
| Co-Advisor: | Dias, Roberto Júnio Pedroso |
| Referee Member: | Paula, Sthefane D'ávila de Oliveira e |
| Referee Member: | Medeiros, Julliane Dutra |
| Referee Member: | Schrago, Carlos Eduardo Guerra |
| Referee Member: | Carvalho, Beatriz Mello |
| Resumo: | Os fitotelmos são microambientes aquáticos formados pelo acúmulo de água em estruturas vegetais, como os tanques de bromélias, que abrigam uma ampla diversidade de flora, fauna e microbiota, sendo os ciliados os microrganismos mais abundantes. Apesar do crescente número de estudos nesses ambientes, o conhecimento sobre a diversidade de espécies endêmicas e ubíquas, os padrões macroevolutivos e a estrutura das comunidades de ciliados ainda é incipiente, assim como o uso de ferramentas computacionais para a delimitação de espécies. Diante desse cenário, o presente estudo teve como objetivos: 1 estabelecer os padrões macroevolutivos associados à diversidade de ciliados em fitotelmos, estimando o tempo e modo de evolução dos ciliados neste ambiente, 2 Testar a eficiência de ferramentas computacionais na identificação taxonômica de espécies do gênero Tetrahymena por meio de métodos computacionais de delimitação de espécies: PTP e mPTP, e algoritmos de aprendizado de máquina, para identificar possíveis unidades taxonômicas (ESUs) e espécies crípticas, bem como inferir os limites específicos e o ponto de corte para definição de linhagens. Além disso, 3 caracterizar molecularmente a comunidade de eucariotos associados aos fitotelmos de diferentes espécies de bromélias. A fim de cumprir os objetivos 1 e 2, foram realizadas análises filogenéticas de máxima verossimilhança para o filo Ciliophora e para o gênero Tetrahymena, com base nos genes 18S e COI, respectivamente. A partir da topologia inferida para Ciliophora, foram estimados os tempos de divergência, as taxas de diversificação por meio do algoritmo BAMM e reconstruídos os estados ancestrais utilizando o pacote MBASR. Por sua vez, a topologia do gênero Tetrahymena foi submetida a diferentes métodos computacionais de delimitação de espécies. Paralelamente, com o objetivo de cumprir o objetivo 3, amostras de sete espécies de bromélias da RPPN Chapadão da Serra Negra foram submetidas à extração de DNA e sequenciamento pela plataforma PACBIO. As bibliotecas geradas foram triadas e a caracterização taxonômica realizada. Além disso, realizamos diversas análises estatísticas utilizando a plataforma R. As análises de reconstrução do estado ancestral indicam que os ciliados endêmicos de fitotelmos colonizaram esse ambiente por pelo menos quatro rotas ancestrais distintas (água doce, marinho/salobra, terrestre e simbiontes) e que apresentam um aumento significativo nas taxas de diversificação. Para o gênero Tetrahymena, o gene COI mostrou-se altamente eficiente na identificação de unidades taxonômicas, com melhor desempenho dos métodos supervisionados de delimitação, que recuperaram um maior número de espécies nominais definidas por taxonomistas. Além disso, foi detectada elevada diversidade molecular de eucariotos nos fitotelmos, incluindo espécies endêmicas previamente descritas e variação significativa entre as diferentes espécies de bromélias analisadas. |
| Abstract: | Phytotelmata are aquatic microhabitats formed by the accumulation of water in plant structures, such as bromeliad tanks, which harbor a wide diversity of flora, fauna, and microbiota, with ciliates being the most abundant microorganisms. Despite the increasing number of studies in these environments, knowledge about the diversity of endemic and ubiquitous species, macroevolutionary patterns, and the structure of ciliate communities is still incipient, as is the use of computational tools for species delimitation. In this context, the present study aimed to: 1 establish the macroevolutionary patterns associated with ciliate diversity in phytotelmata, estimating the timing and mode of ciliate evolution in this environment; 2 test the efficiency of computational tools in the taxonomic identification of species of the genus Tetrahymena through computational species delimitation methods: PTP and mPTP, and machine learning algorithms, to identify possible taxonomic units (ESUs) and cryptic species, as well as to infer species boundaries and cutoff points for lineage definition; and 3 molecularly characterize the community of eukaryotes associated with phytotelmata of different bromeliad species. To achieve objectives 1 and 2, maximum likelihood phylogenetic analyses were performed for the phylum Ciliophora and the genus Tetrahymena, based on the 18S and COI genes, respectively. From the inferred topology for Ciliophora, divergence times were estimated, diversification rates were calculated using the BAMM algorithm, and ancestral states were reconstructed using the MBASR package. The topology of the genus Tetrahymena was, in turn, subjected to different computational species delimitation methods. In parallel, to achieve objective 3, samples from seven bromeliad species from the Chapadão da Serra Negra Private Reserve were subjected to DNA extraction and sequencing using the PacBio platform. The generated libraries were filtered, and taxonomic characterization was performed. Additionally, various statistical analyses were carried out using the R platform. Ancestral state reconstruction analyses indicate that phytotelm-endemic ciliates colonized this environment through at least four distinct ancestral routes (freshwater, marine/brackish, terrestrial, and symbionts) and exhibit a significant increase in diversification rates. For the genus Tetrahymena, the COI gene proved highly efficient for the identification of taxonomic units, with supervised delimitation methods performing best, recovering a higher number of nominal species defined by taxonomists. Moreover, a high molecular diversity of eukaryotes was detected in phytotelmata, including previously described endemic species and significant variation among the different bromeliad species analyzed. |
| Keywords: | Aprendizado de máquina COI Eucariotos ciliados Metabarcoding PacBio 18Sr-DNA Macroevolução Machine learning Ciliate eukaryotes Macroevolution |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | ICB – Instituto de Ciências Biológicas |
| Program: | Programa de Pós Graduação em Biodiversidade e Conservação da Natureza |
| Access Type: | Acesso Embargado Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21021 |
| Issue Date: | 20-Feb-2026 |
| Appears in Collections: | Doutorado em Biodiversidade e Conservação da Natureza (Teses) |
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