Published July 6, 2022 | Version v1
Publication Open

City puzzles: Does urban land scape affect genetic population structure in Aedes aegypti?

Creators

  • 1. University of Buenos Aires
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Cities usually offer a suitable environment for the dengue vector Aedes aegypti, providing oviposition sites, accessibility to human hosts and nectar meals. However, large urban centres are highly heterogeneous environments, forming a patched landscape that could affect Ae. aegypti population dynamics and dispersal. Here, we performed a genome-wide analysis using Rad-seq data from 99 Ae. aegypti specimens collected in three areas within Buenos Aires city with varying levels of urbanization/land use: highly urbanized Area 1, intermediate Area 2 and poorly urbanized Area 3. We found an inverse association between urbanization levels and spatial genetic structure. Populations from highly urbanized Area 1 did not present genetic structure whereas two and three clusters were detected in Areas 2 and 3, respectively. In the case of Area 3, initial analyses showed separation in clusters was mostly due to elevated consanguinity within sites although three clusters were still detected after closely related individuals were discarded. Mosquitoes around each site displayed a high degree of isolation, evidencing a close dependence between the vector and human dwellings. Interestingly, specimens from distant boroughs (within the limits of the city) and the city's outskirts formed a single cluster with inner city sites (Area 1), highlighting the role of passive transport in shaping population structure. Genetic distances were poorly correlated with geographic distances in Buenos Aires, suggesting a stronger influence of passive than active dispersal on population structure. Only Area 2 displayed a significant isolation-by-distance pattern (p = 0.046), with males dispersing more than females (p = 0.004 and p = 0.016, respectively). Kinship analyses allowed us to detect full-siblings located 1.5 km apart in Area 1, which could be due to an extreme event of active female dispersal. Effective population size was higher in Area 2 confirming that cemeteries represent highly favourable environments for Ae. aegypti and need to be specifically targeted. Our results suggest that control programs should take into account urban landscape heterogeneity in order to improve vector control.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

عادة ما توفر المدن بيئة مناسبة لناقل حمى الضنك Aedes aegypti، مما يوفر مواقع وضع البيض وإمكانية الوصول إلى المضيفين البشريين ووجبات الرحيق. ومع ذلك، فإن المراكز الحضرية الكبيرة هي بيئات غير متجانسة للغاية، مما يشكل منظرًا طبيعيًا مصححًا يمكن أن يؤثر على ديناميكيات السكان المصرية وانتشارها. هنا، أجرينا تحليلاً على نطاق الجينوم باستخدام بيانات Rad - seq من 99 عينة مصرية مصرية تم جمعها في ثلاث مناطق داخل مدينة بوينس آيرس بمستويات متفاوتة من التحضر/استخدام الأراضي: المنطقة 1 شديدة التحضر، والمنطقة الوسيطة 2 والمنطقة 3 ضعيفة التحضر. وجدنا ارتباطًا عكسيًا بين مستويات التحضر والبنية الجينية المكانية. لم يقدم السكان من المنطقة 1 شديدة التحضر بنية وراثية في حين تم اكتشاف مجموعتين وثلاث مجموعات في المنطقتين 2 و 3 على التوالي. في حالة المنطقة 3، أظهرت التحليلات الأولية أن الانفصال في مجموعات كان في الغالب بسبب ارتفاع نسبة الدم داخل المواقع على الرغم من أنه لا يزال يتم اكتشاف ثلاث مجموعات بعد التخلص من الأفراد ذوي الصلة الوثيقة. أظهر البعوض حول كل موقع درجة عالية من العزلة، مما يدل على الاعتماد الوثيق بين النواقل والمساكن البشرية. ومن المثير للاهتمام أن العينات من الأحياء البعيدة (داخل حدود المدينة) وضواحي المدينة شكلت مجموعة واحدة مع مواقع المدينة الداخلية (المنطقة 1)، مما يسلط الضوء على دور النقل السلبي في تشكيل الهيكل السكاني. ارتبطت المسافات الوراثية ارتباطًا ضعيفًا بالمسافات الجغرافية في بوينس آيرس، مما يشير إلى تأثير أقوى للتشتت السلبي من التشتت النشط على البنية السكانية. أظهرت المنطقة 2 فقط نمط عزل كبير حسب المسافة (p = 0.046)، مع تشتت الذكور أكثر من الإناث (p = 0.004 و p = 0.016، على التوالي). سمحت لنا تحليلات القرابة باكتشاف الأشقاء الكاملين الموجودين على بعد 1.5 كم في المنطقة 1، والذي قد يكون بسبب حدث شديد من تشتت الإناث النشط. كان حجم السكان الفعال أعلى في المنطقة 2 مما يؤكد أن المقابر تمثل بيئات مواتية للغاية لمرض الزاعجة المصرية وتحتاج إلى استهدافها على وجه التحديد. تشير نتائجنا إلى أن برامج المكافحة يجب أن تأخذ في الاعتبار عدم تجانس المناظر الطبيعية الحضرية من أجل تحسين مكافحة ناقلات الأمراض.

Translated Description (French)

Les villes offrent généralement un environnement approprié pour le vecteur de la dengue Aedes aegypti, fournissant des sites de ponte, l'accessibilité aux hôtes humains et des repas au nectar. Cependant, les grands centres urbains sont des environnements très hétérogènes, formant un paysage rapiécé qui pourrait affecter la dynamique et la dispersion des populations d'Ae. aegypti. Ici, nous avons effectué une analyse à l'échelle du génome à l'aide de données Rad-seq provenant de 99 échantillons Ae. aegypti collectés dans trois zones de la ville de Buenos Aires avec différents niveaux d'urbanisation/d'utilisation des terres : zone 1 très urbanisée, zone 2 intermédiaire et zone 3 mal urbanisée. Nous avons trouvé une association inverse entre les niveaux d'urbanisation et la structure génétique spatiale. Les populations de la zone 1 très urbanisée ne présentaient pas de structure génétique alors que deux et trois grappes ont été détectées dans les zones 2 et 3, respectivement. Dans le cas de la zone 3, les analyses initiales ont montré que la séparation en grappes était principalement due à une consanguinité élevée à l'intérieur des sites, bien que trois grappes aient encore été détectées après que des individus étroitement liés aient été rejetés. Les moustiques autour de chaque site présentaient un degré élevé d'isolement, ce qui témoigne d'une étroite dépendance entre le vecteur et les habitations humaines. Il est intéressant de noter que des spécimens provenant d'arrondissements éloignés (dans les limites de la ville) et de la périphérie de la ville formaient un seul groupe avec des sites du centre-ville (zone 1), soulignant le rôle du transport passif dans la formation de la structure de la population. Les distances génétiques étaient mal corrélées aux distances géographiques à Buenos Aires, ce qui suggère une plus grande influence de la dispersion passive que de la dispersion active sur la structure de la population. Seule la zone 2 présentait un schéma d'isolement par distance significatif (p = 0,046), les mâles se dispersant plus que les femelles (p = 0,004 et p = 0,016, respectivement). Les analyses de parenté nous ont permis de détecter des frères et sœurs complets situés à 1,5 km l'un de l'autre dans la zone 1, ce qui pourrait être dû à un événement extrême de dispersion active des femelles. La taille effective de la population était plus élevée dans la zone 2, ce qui confirme que les cimetières représentent des environnements très favorables pour Ae. aegypti et doivent être spécifiquement ciblés. Nos résultats suggèrent que les programmes de lutte devraient prendre en compte l'hétérogénéité des paysages urbains afin d'améliorer la lutte antivectorielle.

Translated Description (Spanish)

Las ciudades suelen ofrecer un entorno adecuado para el vector del dengue Aedes aegypti, proporcionando sitios de oviposición, accesibilidad a los huéspedes humanos y comidas de néctar. Sin embargo, los grandes centros urbanos son entornos altamente heterogéneos, formando un paisaje parcheado que podría afectar a la dinámica y dispersión de la población de Ae. aegypti. Aquí, realizamos un análisis de todo el genoma utilizando datos de Rad-seq de 99 especímenes de Ae. aegypti recolectados en tres áreas dentro de la ciudad de Buenos Aires con diferentes niveles de urbanización/uso del suelo: Área 1 altamente urbanizada, Área 2 intermedia y Área 3 poco urbanizada. Encontramos una asociación inversa entre los niveles de urbanización y la estructura genética espacial. Las poblaciones del Área 1 altamente urbanizada no presentaron estructura genética mientras que se detectaron dos y tres conglomerados en las Áreas 2 y 3, respectivamente. En el caso del Área 3, los análisis iniciales mostraron que la separación en grupos se debió principalmente a una consanguinidad elevada dentro de los sitios, aunque todavía se detectaron tres grupos después de descartar individuos estrechamente relacionados. Los mosquitos alrededor de cada sitio mostraron un alto grado de aislamiento, lo que evidencia una estrecha dependencia entre el vector y las viviendas humanas. Curiosamente, los especímenes de distritos distantes (dentro de los límites de la ciudad) y las afueras de la ciudad formaron un solo grupo con los sitios del centro de la ciudad (Área 1), destacando el papel del transporte pasivo en la configuración de la estructura de la población. Las distancias genéticas estaban poco correlacionadas con las distancias geográficas en Buenos Aires, lo que sugiere una mayor influencia de la dispersión pasiva que activa en la estructura de la población. Solo el Área 2 mostró un patrón significativo de aislamiento por distancia (p = 0.046), con los machos dispersándose más que las hembras (p = 0.004 y p = 0.016, respectivamente). Los análisis de parentesco nos permitieron detectar hermanos completos ubicados a 1,5 km de distancia en el Área 1, lo que podría deberse a un evento extremo de dispersión activa de hembras. El tamaño efectivo de la población fue mayor en el Área 2, lo que confirma que los cementerios representan entornos altamente favorables para Ae. aegypti y deben ser atacados específicamente. Nuestros resultados sugieren que los programas de control deben tener en cuenta la heterogeneidad del paisaje urbano para mejorar el control de vectores.

Files

journal.pntd.0010549&type=printable.pdf

Files (2.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:609184051ec01d67ada4a28248df4e96
2.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ألغاز المدينة: هل يؤثر مشهد الأراضي الحضرية على البنية السكانية الوراثية في الزاعجة المصرية ؟
Translated title (French)
City puzzles : le paysage urbain affecte-t-il la structure génétique de la population d'Aedes aegypti ?
Translated title (Spanish)
Rompecabezas de la ciudad: ¿El paisaje urbano afecta a la estructura genética de la población en Aedes aegypti?

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4284698752
DOI
10.1371/journal.pntd.0010549

Is supplement to
https://openalex.org/W4386223537 (Other)
https://openalex.org/W4372232600 (Other)
https://openalex.org/W3198443359 (Other)
https://openalex.org/W3108912645 (Other)
https://openalex.org/W3048549537 (Other)
https://openalex.org/W3031430048 (Other)
https://openalex.org/W3007075759 (Other)
https://openalex.org/W2766789523 (Other)
https://openalex.org/W2132715617 (Other)
https://openalex.org/W2095149652 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1962735074
  • https://openalex.org/W1967945218
  • https://openalex.org/W1977623682
  • https://openalex.org/W1979464801
  • https://openalex.org/W2008998944
  • https://openalex.org/W2022519924
  • https://openalex.org/W2026369176
  • https://openalex.org/W2035839217
  • https://openalex.org/W2037591124
  • https://openalex.org/W2045777361
  • https://openalex.org/W2048069305
  • https://openalex.org/W2083866828
  • https://openalex.org/W2098126593
  • https://openalex.org/W2100462824
  • https://openalex.org/W2104162362
  • https://openalex.org/W2107356656
  • https://openalex.org/W2108524369
  • https://openalex.org/W2116585889
  • https://openalex.org/W2118566045
  • https://openalex.org/W2119393894
  • https://openalex.org/W2121356543
  • https://openalex.org/W2121512231
  • https://openalex.org/W2126639509
  • https://openalex.org/W2127396309
  • https://openalex.org/W2135491847
  • https://openalex.org/W2142458328
  • https://openalex.org/W2147299002
  • https://openalex.org/W2155742778
  • https://openalex.org/W2156458578
  • https://openalex.org/W2161184021
  • https://openalex.org/W2161339576
  • https://openalex.org/W2161633633
  • https://openalex.org/W2176791901
  • https://openalex.org/W2178766658
  • https://openalex.org/W2184300371
  • https://openalex.org/W2204786303
  • https://openalex.org/W2514972381
  • https://openalex.org/W2551922820
  • https://openalex.org/W2554232614
  • https://openalex.org/W2745253735
  • https://openalex.org/W2748279139
  • https://openalex.org/W2750327204
  • https://openalex.org/W2755257103
  • https://openalex.org/W2755951350
  • https://openalex.org/W2794234984
  • https://openalex.org/W2883251903
  • https://openalex.org/W2884562975
  • https://openalex.org/W2901817564
  • https://openalex.org/W2905805750
  • https://openalex.org/W2924247720
  • https://openalex.org/W2944936425
  • https://openalex.org/W2950410931
  • https://openalex.org/W2953047328
  • https://openalex.org/W2979824923
  • https://openalex.org/W3006055847
  • https://openalex.org/W3017600032
  • https://openalex.org/W3018845879
  • https://openalex.org/W3023608510
  • https://openalex.org/W3044684673
  • https://openalex.org/W3049395404
  • https://openalex.org/W3087016170
  • https://openalex.org/W3112510781
  • https://openalex.org/W3132485105