Laboratoř rybí protistologie

Zaměření

Výzkum je zaměřen na eukaryotické mikroorganismy infikující ryby, na jejich morfologii včetně ultrastruktury, na biologii a vztah
k hostitelům. Zvláštní pozornost je věnována fylogenetickým vztahům myxosporeí, mikrosporidií a améb i améboidních organismů infikujících ryby.

Vedoucí: Astrid Holzer

Vybrané publikace

Řešené výzkumné projekty

MYXOSPORIDIE

Myxozoans are diverse and widely distributed metazoan parasites predominantly of fish and are closely related to Cnidaria. They have a complex life cycle involving a vertebrate (fish) and an invertebrate (bryozoan, polychaete or oligochaete) host and some species cause important losses in the aquaculture sector. We conduct a wide range of studies on myxozoans:

Phylogeny and Evolution

Partial myxozoan phylogenetic tree and morphotypes

For historical reasons, current myxozoan taxonomy is based predominantly on the morphology and structure of the spores produced in the vertebrate (fish) host. We have shown that the phylogenetic relationships among the myxozoans based on different gene regions disagree with the traditional taxonomic classification: a number of myxosporeans with very similar spore morphology and belonging to the same genus were found to be phylogenetically distantly related, rendering most genera non-monophyletic (Holzer et al. 2004, Fiala 2006, Holzer et al. 2007, Bartošováet al. 2009, Fiala & Bartošová 2010). One of our principal aims is to solve the controversy between morphology and phylogeny in the Myxozoa by designing a taxonomic system which is able to correctly classify newly described species. We are thus trying to obtain DNA sequences for a number of representatives of each genus, conduct phylogenetic analyses and investigate differences with regard to their biology, in order to be able to understand why they cluster in different branches of the tree. This will allow us to identify the characters which shape myxosporean evolution and will lead to a better understanding of the broad diversity of modern species.

Investigations into myxozoan life cycles and development

Ceratomyxa puntazzi proliferative parasite stages

We are currently studying the transmission, seasonality and development of different myxozoans in cyprinids in the Czech Republic as well as in Mediterranean cultured sea bass Dicentrarchus labrax, sea bream Sparus aurata and sharpsnout sea bream Diplodus puntazzi, the latter in collaboration with the University of Bologna (Italy) and the University of Valencia (Spain). As part of these studies in the bile myxozoan Ceratomyxa puntazzi, we recently described the cellular components and mechanisms involved in myxozoan motility, and showed how the same elements are implicated into the processes of budding and cytokinesis in the Myxozoa (Alama-Bermejo et al., 2012 in press). We demonstrate that F-actin-rich cytoskeletal elements polarize at one end of the parasites and in the filopodia which are rapidly de novo created and re-absorbed, thus facilitating unidirectional parasite motility in the bile. We furthermore discovered that the mechanism of budding is an active polarization process of cytokinesis, which is independent from a contractile ring and thus differs from the mechanism, generally observed in eurkaryotic cells.

Myxozoans in amphibians

Sphaerospora ranae

We describe, characterize and compare myxozoan parasites from frogs originating from different continents. Data collected to data has allowed for unique insights into inter-and intraspecific divergences, the ecology, epidemiology, and biogeography of the taxa infecting amphibians. One particular study (Hartigan et al. 2011) focused on myxozoan diseases entering naïve host populations which is a key threatening process contributing to the precipitous global decline of biodiversity. This research was conducted in collaboration with the University of Sydney (Australia) and it investigated the translocation of Myxidium spp. into endemic Australian frog populations by introduction of the Cane toad. Plotting minimum within-group distance against maximum intra-group molecular distances confirmed their independent evolutionary trajectory. These data suggest that the Cane toad may have played an important spill-back role in parasite emergence and may have facilitated their dissemination.

AMÉBOIDNÍ PROTISTA

Výzkum améb v naší laboratoři je primárně zaměřen na tzv. amfizoické améby parazitující na rybách. Jde v zásadě o organismy žijící povětšinou volně ve vodním prostředí, které jsou však schopné za určitých podmínek vyvolávat více nebo méně závažné infekce ryb.

Patogenní zástupci

„Nodular gill disease“ u pstruha (Oncorhynchus mykiss)

Améby jsou často nalézány na žábrách ryb, některé ale mohou napadat i jejich vnitřní orgány. Příkladem patogenních améb může být rod Neoparamoeba, původce onemocnění mořských ryb označovaného jako "amoebic gill disease" (viz např. Dyková et al., 2007), nebo několik různých rodů (např. Cochliopodium, Naegleria aj.), které se spolupodílejí na rozvoji obdobného onemocnění u sladkovodních ryb (tzv. "nodular gill disease" – viz Dyková et al. 2010). Věnujeme se ale i amébám asociovaným s hynutím bezobratlých živočichů (např. ježovek– Dykova et al. 2011) a také amébám izolovaným z různých sladkovodních i mořských prostředí jakožto potenciálním patogenům.

Fytogeografie, ekologie a endosymbionti

Neoparamoeba

V našem výzkum améby využíváme jako modelové organismy pro studium obecnějších fylogeografických a ekologických zákonitostí. Konkrétně se jedná o studium rozšíření různých druhů po světě včetně z teplotního hlediska extrémně chladných lokalit (Špicberky – využíváme stanici Centra polární ekologie, součásti Jihočeské univerzita, jež se nachází poblíž Billefjorden). Některé námi izolované améby žijí v zajímavých symbiózách s jinými organismy - například zmíněná Neoparamoeba hostí ve svých buňkách jiná jednobuněčná eukaryota ze skupiny kinetoplastida (Dyková et al. 2008), další mohou být hostiteli bakterií apod. Takovéto případy pak slouží jako modely pro stadium koevoluce, redukce endosymbiotických organismů, genového transferu atd.

Diverzita améb

Grellamoeba robusta

Pro identifikaci jednotlivých izolátů využíváme morfologické, elektronmikroskopické i molekulární metody v kombinaci s moderními fylogenetickými přístupy. Izoláty, které již byly prostudovány a jež není třeba nadále udržovat v kultuře, jsou zamraženy pro případ budoucího zájmu. Naše sbírka uložená v kryobance je s několika stovkami položek světovým unikátem. Tato sbírka bude podrobně dokumentována v publikaci, jejíž vydání je plánováno na rok 2012 (Dyková a Kostka: Illustrated Guide to Culture Collection of Free-living Amoebae). Je načase poznamenat, že zde používaný pojem "améba" neoznačuje nějakou přirozenou skupinu organismů, ale z taxonomického hlediska jde o umělou kategorii, do níž spadá několik vzájemně nepříbuzných skupin organismů, byť jsou si morfologicky více či méně podobné. Ve skutečnosti to činí práci s amébami z fylogenetického hlediska ještě zajímavější, neboť mezi kmeny izolovanými v naší laboratoři najdeme zástupce různých významných eukaryotických skupin (Amoebozoa, Heterolobosea, Opisthokonta, Rhizaria). Studium fylogeneze těchto izolátů pak může pozměnit pohled na fylogenezi velkých eukaryotických skupin ... a vzhledem ke klíčové pozici některých skupin améb i na fylogenezi eukaryot jako takových. Objevy nových taxonů jsou zaručeny (Dyková et al. 2010)!

Jiné

Sekce > Organismální a evoluční parazitologie > Laboratoř rybí protistologie