Published January 6, 2022 | Version v1
Publication Open

Climatic niche conservatism in a clade of disease vectors (Diptera: Phlebotominae)

  • 1. Universidad Nacional de Colombia
  • 2. University of Sucre
  • 3. Bangor University

Description

ABSTRACT Sandflies of the family Psychodidae show notable diversity in both disease vector status and climatic niche. Some species (in the subfamily Phlebotominae) transmit Leishmania parasites, responsible for the disease leishmaniasis. Other Psychodidae species do not. Psychodid species' ranges can be solely tropical, confined to the temperate zones, or span both. Studying the relationship between the evolution of disease vector status and that of climatic niche affords an understanding not only of the climate conditions associated with the presence and species richness of Leishmania vectors, but also allows the study of the extent to which psychodid flies' climatic niches are conserved, in a context with implications for global human health. We obtained observation site data, and associated climate data, for 223 psychodid species to understand which aspects of climate most closely predict distribution. Temperature and seasonality are strong determinants of species occurrence within the clade. We built a mitochondrial DNA phylogeny of Psychodidae, and found a positive relationship between pairwise genetic distance and climate niche differentiation, which indicates strong niche conservatism. This result is also supported by strong phylogenetic signals of metrics of climate differentiation. Finally, we used ancestral trait reconstruction to infer the tropicality (i.e., proportion of latitudinal range in the tropics minus the proportion of the latitudinal range in temperate areas) of ancestral species, and counted transitions to and from tropicality states, finding that tropical and temperate species respectively produced almost entirely tropical and temperate descendant species, a result consistent for vector and non-vector species. Taken together, these results imply that while vectors of Leishmania can survive in a variety of climates, their climate niches are strongly predicted by phylogeny.

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

Translated Description (Arabic)

تُظهر ذبابة الرمل المجردة من عائلة Psychodidae تنوعًا ملحوظًا في كل من حالة ناقلات الأمراض والمكانة المناخية. تنقل بعض الأنواع (في الفصيلة الفرعية فليبوتومينا) طفيليات الليشمانيا، المسؤولة عن مرض داء الليشمانيا. الأنواع الأخرى من السيكوديداي لا تفعل ذلك. يمكن أن تكون نطاقات الأنواع النفسية استوائية فقط، أو تقتصر على المناطق المعتدلة، أو تمتد على حد سواء. إن دراسة العلاقة بين تطور حالة ناقلات الأمراض وتلك الخاصة بالمكانة المناخية لا توفر فهمًا للظروف المناخية المرتبطة بوجود نواقل الليشمانيا وثراء الأنواع فحسب، بل تسمح أيضًا بدراسة مدى الحفاظ على المنافذ المناخية للذباب النفسي، في سياق له آثار على صحة الإنسان العالمية. حصلنا على بيانات موقع المراقبة، والبيانات المناخية المرتبطة بها، لـ 223 نوعًا من الأنواع النفسية لفهم جوانب المناخ التي تتنبأ بالتوزيع بشكل وثيق. درجة الحرارة والموسمية هي محددات قوية لحدوث الأنواع داخل الفرع. قمنا ببناء سلالة الحمض النووي للميتوكوندريا من Psychodidae، ووجدنا علاقة إيجابية بين المسافة الوراثية الزوجية والتمايز المناخي، مما يشير إلى المحافظة القوية على المكانة. هذه النتيجة مدعومة أيضًا بإشارات تطورية قوية لمقاييس التمايز المناخي. أخيرًا، استخدمنا إعادة بناء سمة الأسلاف لاستنتاج الاستوائية (أي نسبة النطاق العرضي في المناطق الاستوائية مطروحًا منها نسبة النطاق العرضي في المناطق المعتدلة) لأنواع الأجداد، وعدنا التحولات من وإلى الدول الاستوائية، ووجدنا أن الأنواع الاستوائية والمعتدلة على التوالي أنتجت بالكامل تقريبًا الأنواع المنحدرة الاستوائية والمعتدلة، وهي نتيجة متسقة للأنواع الناقلة وغير الناقلة. تشير هذه النتائج مجتمعة إلى أنه في حين أن نواقل الليشمانيا يمكنها البقاء على قيد الحياة في مجموعة متنوعة من المناخات، فإن منافذها المناخية تتنبأ بها بقوة علم تطور السلالات.

Translated Description (French)

RÉSUMÉ Les phlébotomes de la famille des Psychodidae présentent une diversité notable à la fois dans le statut de vecteur de la maladie et dans la niche climatique. Certaines espèces (dans la sous-famille des Phlebotominae) transmettent des parasites Leishmania, responsables de la leishmaniose. Les autres espèces de Psychodidae ne le font pas. Les aires de répartition des espèces de psychodes peuvent être uniquement tropicales, confinées aux zones tempérées ou s'étendre sur les deux. L'étude de la relation entre l'évolution du statut de vecteur de la maladie et celle de la niche climatique permet non seulement de comprendre les conditions climatiques associées à la présence et à la richesse en espèces des vecteurs de Leishmania, mais aussi d'étudier dans quelle mesure les niches climatiques des mouches psychodides sont conservées, dans un contexte ayant des implications pour la santé humaine mondiale. Nous avons obtenu des données sur les sites d'observation et des données climatiques associées pour 223 espèces de psychodes afin de comprendre quels aspects du climat prédisent le mieux la distribution. La température et la saisonnalité sont des déterminants importants de la présence d'espèces au sein du clade. Nous avons construit une phylogénie de l'ADN mitochondrial de Psychodidae et avons trouvé une relation positive entre la distance génétique par paires et la différenciation des niches climatiques, ce qui indique un fort conservatisme des niches. Ce résultat est également soutenu par de forts signaux phylogénétiques de métriques de différenciation climatique. Enfin, nous avons utilisé la reconstruction des traits ancestraux pour déduire la tropicalité (c.-à-d. la proportion de l'aire de répartition latitudinale dans les tropiques moins la proportion de l'aire de répartition latitudinale dans les zones tempérées) des espèces ancestrales, et avons compté les transitions vers et depuis les états de tropicalité, constatant que les espèces tropicales et tempérées produisaient respectivement presque entièrement des espèces descendantes tropicales et tempérées, un résultat cohérent pour les espèces vectorielles et non vectorielles. Pris ensemble, ces résultats impliquent que si les vecteurs de Leishmania peuvent survivre dans une variété de climats, leurs niches climatiques sont fortement prédites par la phylogénie.

Translated Description (Spanish)

RESUMEN Los flebótomos de la familia Psychodidae muestran una notable diversidad tanto en el estado del vector de la enfermedad como en el nicho climático. Algunas especies (de la subfamilia Phlebotominae) transmiten parásitos de Leishmania, responsables de la enfermedad leishmaniasis. Otras especies de Psychodidae no lo hacen. Los rangos de las especies de psicódidos pueden ser únicamente tropicales, confinados a las zonas templadas o abarcar ambos. Estudiar la relación entre la evolución del estado del vector de la enfermedad y la del nicho climático permite comprender no solo las condiciones climáticas asociadas con la presencia y riqueza de especies de vectores de Leishmania, sino que también permite estudiar hasta qué punto se conservan los nichos climáticos de las moscas psicódidas, en un contexto con implicaciones para la salud humana global. Obtuvimos datos del sitio de observación, y datos climáticos asociados, para 223 especies de psicódidos para comprender qué aspectos del clima predicen más de cerca la distribución. La temperatura y la estacionalidad son fuertes determinantes de la aparición de especies dentro del clado. Construimos una filogenia de ADN mitocondrial de Psychodidae y encontramos una relación positiva entre la distancia genética por pares y la diferenciación de nicho climático, lo que indica un fuerte conservadurismo de nicho. Este resultado también está respaldado por fuertes señales filogenéticas de métricas de diferenciación climática. Finalmente, utilizamos la reconstrucción de rasgos ancestrales para inferir la tropicalidad (es decir, la proporción del rango latitudinal en los trópicos menos la proporción del rango latitudinal en las áreas templadas) de las especies ancestrales, y contamos las transiciones hacia y desde los estados de tropicalidad, encontrando que las especies tropicales y templadas respectivamente produjeron casi en su totalidad especies descendientes tropicales y templadas, un resultado consistente para las especies vectoriales y no vectoriales. En conjunto, estos resultados implican que, si bien los vectores de Leishmania pueden sobrevivir en una variedad de climas, sus nichos climáticos están fuertemente predichos por la filogenia.

Files

2022.01.05.475052.full.pdf.pdf

Files (3.9 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
md5:28330bb6874247b531ab7353c4f33cd2
3.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المحافظة المناخية المتخصصة في مجموعة من ناقلات الأمراض (ثنائي الأجنحة: الفاصدات)
Translated title (French)
Conservatisme de niche climatique dans un clade de vecteurs de maladies (Diptera : Phlebotominae)
Translated title (Spanish)
Conservadurismo de nicho climático en un clado de vectores de enfermedades (Diptera: Phlebotominae)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4206791929
DOI
10.1101/2022.01.05.475052

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Colombia

References

  • https://openalex.org/W1493945163
  • https://openalex.org/W1513618424
  • https://openalex.org/W1543540327
  • https://openalex.org/W1965705769
  • https://openalex.org/W1969541147
  • https://openalex.org/W1973455929
  • https://openalex.org/W1983019873
  • https://openalex.org/W1985561876
  • https://openalex.org/W1989003185
  • https://openalex.org/W1994113208
  • https://openalex.org/W1996083730
  • https://openalex.org/W2003730362
  • https://openalex.org/W2006205503
  • https://openalex.org/W2034994429
  • https://openalex.org/W2049471765
  • https://openalex.org/W2053195782
  • https://openalex.org/W2057867151
  • https://openalex.org/W2060945781
  • https://openalex.org/W2066954635
  • https://openalex.org/W2072349904
  • https://openalex.org/W2095737595
  • https://openalex.org/W2096694793
  • https://openalex.org/W2097860961
  • https://openalex.org/W2107427687
  • https://openalex.org/W2114525641
  • https://openalex.org/W2117368100
  • https://openalex.org/W2120611093
  • https://openalex.org/W2121867606
  • https://openalex.org/W2127043575
  • https://openalex.org/W2127322768
  • https://openalex.org/W2133951380
  • https://openalex.org/W2138419416
  • https://openalex.org/W2140479968
  • https://openalex.org/W2144673831
  • https://openalex.org/W2145748620
  • https://openalex.org/W2149843901
  • https://openalex.org/W2154518589
  • https://openalex.org/W2157001909
  • https://openalex.org/W2170923342
  • https://openalex.org/W2179984775
  • https://openalex.org/W2260265050
  • https://openalex.org/W2413640223
  • https://openalex.org/W2465493330
  • https://openalex.org/W2615563488
  • https://openalex.org/W2735479606
  • https://openalex.org/W2749834493
  • https://openalex.org/W2750791471
  • https://openalex.org/W2752493907
  • https://openalex.org/W2794995657
  • https://openalex.org/W2801378799
  • https://openalex.org/W2883251903
  • https://openalex.org/W2889102333
  • https://openalex.org/W2908355668
  • https://openalex.org/W2933507162
  • https://openalex.org/W2949302951
  • https://openalex.org/W2974449448
  • https://openalex.org/W4376595873