Ceratium: filogeografía y ecología de un género invasor en Sudamérica

Abstract

Los dinoflagelados constituyen un grupo diverso de protistas con funciones ecológicas relevantes como productores primarios, simbiontes y parásitos. Sin embargo, su filogenia continúa siendo debatida. Dentro de este grupo, el género Ceratium incluye especies de agua dulce capaces de formar floraciones masivas no tóxicas, que generan importantes efectos ecológicos y económicos. En numerosas regiones del mundo este género es considerado invasor, incluyendo Sudamérica, donde su expansión ha aumentado en las últimas décadas. Esta tesis aborda un estudio integrador del género Ceratium mediante herramientas moleculares, filogenéticas, bases de datos, análisis ecológicos y modelos de distribución. Se construyó un árbol filogenético de referencia para Dinophyceae y Gonyaulacales, y se desarrolló una plataforma web interactiva con registros globales del género. Con esta base se analizaron las preferencias ambientales de las especies. El análisis de más de 340 secuencias del gen 18S ARNr permitió identificar nueve clados diferenciados y patrones geográficos. Una red de haplotipos reveló dos regiones principales: una integrada por C. furcoides y otra por C. hirundinella. Mientras C. hirundinella mostró mayor dispersión genética, C. furcoides evidenció un agrupamiento compatible con una expansión reciente. En términos ecológicos, se observó alternancia en la dominancia entre C. furcoides y cianobacterias, vinculada al uso de nichos distintos. C. furcoides presentó ventajas en ambientes con bajo recambio de agua y alta depredación, expandiéndose en una década a cerca del 70% del territorio sudamericano. En conjunto, esta tesis aporta conocimiento novedoso sobre la diversidad, ecología e invasividad de Ceratium y constituye una base sólida para futuras investigaciones.

Dinoflagellates constitute a diverse group of protists with key ecological roles as primary producers, symbionts, and parasites. However, their phylogeny remains under debate. Within this group, the genus Ceratium includes freshwater species capable of forming massive non-toxic blooms that generate significant ecological and economic impacts. In many regions worldwide, this genus is considered invasive, including South America, where its expansion has intensified in recent decades. This thesis presents an integrative study of Ceratium using molecular and phylogenetic tools, databases, ecological analyses, and species distribution models. A reference phylogenetic tree was constructed for Dinophyceae and Gonyaulacales, and an interactive web platform was developed with global records of the genus. Based on this database, the environmental preferences of the species were analyzed. The analysis of more than 340 sequences of the 18S rRNA gene allowed the identification of nine well-differentiated clades and geographic patterns. A haplotype network revealed two main regions: one comprising C. furcoides and another composed of C. hirundinella. While C. hirundinella exhibited greater genetic dispersion, C. furcoides showed clustering consistent with a recent expansion. From an ecological perspective, alternation in dominance between C. furcoides and cyanobacteria was observed, associated with the use of distinct niches. C. furcoides displayed advantages in environments with low water turnover and high predation pressure, expanding within a decade to nearly 70% of South America. Overall, this thesis provides novel insights into the diversity, ecology, and invasiveness of Ceratium, offering a solid foundation for future research.