Biogeografia morskich okrzemek bentosowych w świetle badań mikrobiomu pancerzy żółwi Caretta caretta gniazdujących na wybrzeżach śródziemnomorskich

Streszczenie

Okrzemki (Bacillariophyceae) to jednokomórkowe protisty, których cechą charakterystyczną jest krzemionkowa powłoka zewnętrzna, zwana też pancerzykiem. Okrzemki występują w siedliskach morskich, słodkowodnych, jak i lądowych. Jako składnik fitobentosu występują na powierzchniach zanurzonych w wodzie, natomiast jako fitoplankton unoszą się w toni wodnej. Okrzemki można sklasyfikować pod względem ekologicznym czy habitatu (mikrohabitatu). Okrzemki epipsamiczne żyją przyczepione do ziaren piasku, epilityczne zasiedlają powierzchnie skał, epifityczne żyją na roślinach, natomiast okrzemki epizoiczne występują na zwierzętach, te dwie ostatnie kategorie potocznie nazywane są epibiontami.

W niniejszej pracy przedstawiono dane morfologiczne oraz molekularne dotyczące składu gatunkowego opartego na obserwacji w mikroskopie świetlnym (LM), skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) oraz jednogenowego (rbcL) drzewa filogenetycznego składającego się z taksonów okrzemek wyhodowanych z prób pobranych z pancerzy żółwi Caretta caretta gniazdujących na wybrzeżu Morza Śródziemnego w latach 2014, 2015, 2016 i 2018 oraz z osobników Caretta caretta i Chelonia mydas tymczasowo przebywających w Centrum Badań Żółwi Morskich, Ratownictwo i Rehabilitacja Żółwi Morskich w Puli, Chorwacja. Wszystkie szczepy użyte do sekwencjonowania DNA posiadają dokumentację mikrofotograficzną wykonaną z użyciem LM i SEM lub tylko SEM.

Filogenezę zreokostruowano dla 331 taksonów, w tym 55 taksonów wyizolowanych z pancerzy żółwi morskich C. caretta gniazdujących na wybrzeżu Morza Śródziemnego na plaży Dalyan w Turcji, 4 taksony wyizolowane z pancerzy żółwi C. caretta i 1 z żółwia Ch. mydas przebywających w Centrum Badań Żółwi Morskich, Ratownictwo i Rehabilitacja Żółwi Morskich w Puli w Chorwacji, 2 taksony wyizolowane ze strefy bentosowej w miejscu gniazdowania żółwi morskich oraz 37 taksonów wyizolowanych z bentosu wybranych stacji u wybrzeży Chorwacji. Taksony wyizolowane z wybrzeża Chorwacji umieszczono na drzewie filogenetycznym w celach porównawczych.

Analizowane taksony okrzemek reprezentowane są przez 12 rodzajów. Najliczniej występowały gatunki należące do rodzaju Navicula (29), Halamphora (10), Melosira (5) Achnanthes (4), Entomoneis (3), Karayevia (3), Parlibellus (2), Paralia (2), Amphora (1), Nanofrustulum (1), Psammodictyon (1). Wyizolowano jeden gatunek epizoiczyny tj. Achnanthes elongata, a jego występowanie na żółwiach C. caretta w M. Śródziemnym odnotowano już w 2015 roku zanim ten gatunek został formalnie opisany w roku 2017. Wśród wyizolowanych szczepów znalazł się również gatunek Melosira lineata, którego występowanie nie zostało wcześniej udokumentowane w Morzu Śródziemnym. Ze względu na migracje żółwi morskich analizowane szczepy są gatunkami odpornymi na zmiany zasolenia, temperatury oraz pH lub też są częścią flory okrzemkowej Morza Śródziemnego, tj. miejsca gniazdowania żółwi morskich.

Wyniki analizy skrawków pancerzy żółwi pokazały, że okrzemki stanowią podstawowy składnik mikrobiomu żółwi morskich C. caretta. Analiza ta została wykonana przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego. Zaobserwowano dominację taksonów epizoicznych tj. Chelonicola sp, Chelonicola costaricensis, Tripterion sp., a rodzaje które dominowały to Navicula sp. Tripterion sp. Achnanthes sp.

Summary

Diatoms (Bacillariophyceae) are unicellular protists, the characteristic feature of which is the siliceous exoskeleton, also known as frustules. Diatoms occur in marine, freshwater and terrestrial habitats. As a phytobenthic component, they occur on surfaces immersed in water, while as phytoplankton they float in the water column. Diatoms can be classified in terms of ecology or habitat (microhabitat). Epipsamic diatoms live attached to sand grains, epilitic diatoms inhabit rock surfaces, epiphytic diatoms live on plants, while epizoic diatoms inhabit surfaces of animals, the latter two categories are commonly called epibionts.

This paper presents the morphological and molecular data on species composition based on observations in light microscope (LM), scanning electron microscopy (SEM) and single gene (rbcL) phylogeny consisting of diatom taxa grown from samples taken from the carapaces of Caretta caretta turtles nesting on the coast of the Mediterranean Sea in 2014, 2015, 2016 and 2018 and from C. caretta and Chelonia mydas individuals temporarily kept in Sea Turtle Research Center, Sea Turtle Rescue and Rehabilitation in Pula, Croatia. All strains used for DNA sequencing have microphotographic documentation made with LM and SEM or only SEM. Phylogeny was performed for 331 taxa, including 55 taxa isolated from the carapaces of C. caretta sea turtles nesting on the Mediterranean coast on Dalyan Beach in Turkey, 4 taxa isolated from the carapaces of C. caretta turtles and 1 from carapace of Ch. mydas from the Sea Turtle Research Center, Sea Turtle Rescue and Rehabilitation in Croatia, 2 taxa isolated from the benthic zone at the nesting site of sea turtles in Turkey and 37 taxa isolated from the benthos of selected stations off the coast of Croatia. Taxa isolated from the coastal sites were placed on a phylogenetic tree for comparison purposes.

The analyzed diatom taxa are represented by 12 genera. The highest number of species belonged to the genus Navicula (29), Halamphora (10), Melosira (5), Achnanthes (4), Entomoneis (3), Karayevia (3), Parlibellus (2), Paralia (2), Amphora (1), Nanofrustulum (1), Psammodictyon (1). One epizoic species was isolated, i.e. Achnanthes elongata, with its occurrence on C. caretta in the Mediterranean Sea recorded in 2015. The isolated strains also include the species Melosira lineata, the occurrence of which has not been previously documented in the Mediterranean Sea. Due to the migration of sea turtles, the analyzed strains are species resistant to changes in salinity, temperature, and pH, or they are part of the diatomaceous assemblages of the Mediterranean Sea, i.e., the nesting sites of sea turtles.

The results of the analysis of turtle carapace fragments showed that diatoms are the basic component of the C. caretta sea turtle microbiome. This analysis was performed with scanning electron microscope. The dominance of epizoic taxa was observed, i.e. Chelonicola sp., Chelonicola costaricensis, Tripterion sp., and the dominant genera were Navicula sp., Tripterion sp. and Achnanthes sp.