Türkiye kum sineği (dıptera:psychodıdae) faunası üzerine taksonomik ve ekolojik araştırmalar: wolbachıa endosimbiyozu, proteomik profilleme ve geometrik morfometri
Taxonomic and ecological studies on the Turkish sand fly fauna (diptera: psychodidae): wolbachia endosymbiosis, proteomic profiling, and geometric morphometrics
- Tez No: 1005529
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGE ERİŞÖZ KASAP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Endosimbiyont bakteriler, Geometrik morfometri, Kum sineği, Wolbachia sp., Endosymbiont bacteria, Geometric morphometry, Sandflies, Wolbachia sp.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ekoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kum sinekleri (Diptera: Phlebotominae), başta leishmaniasis olmak üzere çeşitli viral ve bakteriyel patojenlerin biyolojik vektörü olarak halk sağlığı açısından kritik öneme sahip canlılardır. Vektör türlerin doğru teşhisi ve popülasyon dinamiklerinin anlaşılması, etkin kontrol stratejilerinin geliştirilmesi için temel teşkil etmektedir. Ancak, kum sineği taksonomisi, morfolojik karakterlerin sınırlılığı ve kriptik tür komplekslerinin varlığı nedeniyle önemli zorluklar barındırmaktadır. Bu tez çalışması, Türkiye kum sineği faunasını, moleküler filogeni, Wolbachia endosimbiyozu, MALDI-TOF kütle spektrometresi tabanlı proteomik profilleme ve iklim değişikliği odaklı geometrik morfometri yöntemlerini kullanarak kapsamlı bir şekilde incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmanın biyolojik materyalini, Hacettepe Üniversitesi Vektör Ekolojisi Araştırma Grubu (HU-VERG) koleksiyonunda bulunan tarihsel örnekler ile 2023-2024 yıllarında Adana, Ankara, Antalya, Bursa, Erzincan, Nevşehir ve Çorum illerinden gerçekleştirilen arazi çalışmaları sonucunda elde edilen 17.407 birey oluşturmuştur. Örneklerin tanımlanmasında geleneksel morfolojik yöntemlerin yanı sıra, mitokondriyal cox1 gen bölgesine dayalı DNA barkodlama yöntemi kullanılmıştır. Yapılan sürveyans çalışmaları sonucunda, Phlebotomus tobbi (%61,5) ve Phlebotomus major s.l. (%20,0) Türkiye faunasında baskın taksonlar olarak belirlenmiştir. Tezin ilk bölümünde, Türkiye'deki doğal kum sineği popülasyonlarında Wolbachia endosimbiyontunun prevalansı, suş çeşitliliği ve konak evrimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Taranan 932 örnekte genel Wolbachia genel prevalansı %16,67 olarak saptanmıştır. Özellikle Phlebotomus major s.l. tür kompleksi içerisinde enfeksiyonun dağılımı çarpıcı bir heterojenlik sergilemiştir. Kompleks altındaki beş mitokondriyal soydan“5. soy”olarak tanımlanan grupta enfeksiyon oranının %90,9'a ulaştığı, buna karşın Ph. neglectus ve Ph. syriacus gibi diğer türlerde enfeksiyonun yok denecek kadar az olduğu belirlenmiştir. wsp ve MLST analizleri, Türkiye'deki suşların Süpergrup A içerisinde yer aldığını ve literatürde daha önce tanımlanmamış yeni haplotipler barındırdığını ortaya koymuştur. Popülasyon genetiği analizleri, Wolbachia enfeksiyonunun 5. soy üzerinde güçlü bir seçici süpürme etkisi yaratarak mitokondriyal genetik çeşitliliği daralttığını kanıtlamıştır. Çalışmanın ikinci odak noktası, entomolojik sürveyans faaliyetlerinde hızlı ve düşük maliyetli bir tanı protokolü standardize etmek amacıyla MALDI-TOF Kütle Spektrometresi yönteminin uygulanmasıdır. Morfolojik ve moleküler tanımlamalarla teyit edilen örneklerden elde edilen protein profilleri, yerel popülasyonları temsil eden kapsamlı bir referans spektrum kütüphanesinin oluşturulmasına temel oluşturmuştur. Bu süreçte, geleneksel morfolojiyle teşhis edilemeyen izomorfik taksonlar başarıyla ayrıştırılmış; özellikle morfolojik olarak yalnızca“Adlerius sp.”şeklinde gruplandırılabilen dişi bireyler, protein profilleri üzerinden Ph. simici ve Ph. halepensis olarak tür düzeyinde tanımlanmıştır. Ayrıca, Ph. major s.l. kompleksi içerisinde yer alan ve DNA barkodlama sonuçlarına göre“5. soy”olarak belirlenen örneklerin, kütle spektrometrisi verilerindeki karakteristik tanısal pikler (7633,3 ve 7821,8 m/z) aracılığıyla Ph. syriacus taksonundan kesin bir şekilde ayırt edilebildiği saptanmıştır. Proteomik verilerin mitokondriyal cox1 DNA barkodlama sonuçları ile sergilediği tam uyum, yöntemin genetik varyasyonları yansıtma noktasındaki hassasiyetini doğrulamaktadır. Sonuç olarak MALDI-TOF kütle spektrometresi, dişi bireylerin ayrımının güç olduğu taksonlarda ve kriptik türlerin hızlı teşhisinde devrim niteliğinde bir alternatif sunmaktadır. Tezin morfometri bölümünde, iklim değişikliğine bağlı çevresel değişkenlerin vektör morfolojisi üzerindeki etkileri, 17 homolog landmark noktası kullanılarak geometrik morfometri yöntemiyle analiz edilmiştir. Ankara (Güdül), Antalya (Kaş) ve Erzincan (Kemaliye) lokasyonlarından elde edilen eski örnekler (2011-2014) ile 2024 yılı güncel örnekleri karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda, çevresel baskılara karşı gelişen morfolojik yanıtların türe ve lokaliteye özgü farklılıklar sergilediği saptanmıştır. Ankara popülasyonunda son 11 yılda artan sıcaklıklara paralel olarak kanat boyutunda anlamlı bir küçülme ve şekilsel farklılaşma saptanmıştır. Erzincan popülasyonunda ise sıcaklık düşüşü ve nem artışına bağlı olarak hem boyut artışı hem de sistematik şekil değişimi gözlenmiştir. Antalya (Kaş) popülasyonu ise 35°C'ye ulaşan ekstrem sıcaklıklara rağmen morfolojik bir stabilite sergilemiş, bu durum popülasyonun fizyolojik bir direnç eşiğine ulaştığı şeklinde yorumlanmıştır. Elde edilen morfometrik veriler, kum sineği popülasyonlarının iklimsel dalgalanmalara karşı ya yüksek fenotipik plastisite ya da türe özgü morfolojik kararlılık ile yanıt verdiğini kanıtlamaktadır. Sonuç olarak bu tez çalışması, Türkiye'deki kum sineği popülasyonları üzerine kurgulanan en kapsamlı araştırmalardan biri olmanın yanı sıra, literatüre kazandırdığı özgün bulgularla öncü bir nitelik taşımaktadır. Çalışma kapsamında; beş farklı kum sineği taksonunda Wolbachia suşlarının varlığı ve bu taksonlar üzerindeki ilk MLST karakterizasyonu gerçekleştirilerek küresel veri tabanlarına yeni allelik profiller sunulmuştur. Özellikle Phlebotomus major s.l. kompleksinde saptanan düşük genetik varyasyon üzerinden, Wolbachia enfeksiyonunun neden olduğu seçici süpürme olgusunun ve endosimbiyotik temelli mitokondriyal daralmanın kanıtlanması, evrimsel biyoloji açısından çalışmanın temel katkılarından biridir. Metodolojik boyutta, hem Adlerius altcinsine ait kriptik dişilerin kesin tanısı hem de Ph. major s.l. kompleksindeki soyların proteomik profiller üzerinden birbirinden ayrıştırılması Türkiye ölçeğinde ilk kez bu çalışma ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, iklim değişikliğinin morfolojik adaptasyonlar üzerindeki etkilerini zamansal bir ölçekte inceleyen bu yaklaşım, özellikle Ph. major s.l. ve Ph. kandelakii s.l. kompleksleri için literatürde bir ilki temsil etmektedir.
Özet (Çeviri)
Sand flies (Diptera: Phlebotominae) are organisms of critical public health importance as biological vectors of various viral and bacterial pathogens, primarily leishmaniasis. Accurate identification of vector species and an understanding of population dynamics form the basis for developing effective control strategies. However, sand fly taxonomy poses significant challenges due to the limitations of morphological characters and the presence of cryptic species complexes. This thesis aims to comprehensively examine the sand fly fauna of Türkiye using molecular phylogeny, Wolbachia endosymbiosis, MALDI-TOF MS based proteomic profiling, and climate change-oriented geometric morphometry methods. The biological material of the study consisted of 17,407 individuals obtained from past-dated samples in the Hacettepe University Vector Ecology Research Group (HU-VERG) collection and fieldwork conducted in Adana, Ankara, Antalya, Bursa, Erzincan, Nevşehir, and Çorum provinces in 2023-2024. In addition to traditional morphological methods, DNA barcoding based on the mitochondrial cox1 gene region was used for identification. Surveillance results showed that Phlebotomus tobbi (61.5%) and Ph. major s.l. (20.0%) were the dominant taxa in the fauna of Türkiye. In the first part of the thesis, the prevalence, strain diversity, and effects on host evolution of the Wolbachia endosymbiont in natural sand fly populations in Türkiye were investigated. An overall Wolbachia prevalence of 16.67% was detected among 932 screened samples. The distribution of infection within Phlebotomus major s.l. species complex, in particular, exhibited striking heterogeneity. Among the five mitochondrial lineages within the complex, the infection rate reached 90.9% in the group defined as“Lineage 5”, whereas infection was found to be negligible in other lineages such as Ph. neglectus and Ph. syriacus. wsp and MLST analyses revealed that strains in Türkiye belong to Supergroup A and harbor novel haplotypes previously undocumented in the literature. Population genetics analyses proved that Wolbachia infection reduced mitochondrial genetic diversity by creating a strong selective sweep effect on Lineage 5. The second focus of the study is the application of MALDI-TOF Mass Spectrometry to standardize a rapid and cost-effective diagnostic protocol for entomological surveillance. Protein profiles derived from samples validated through morphological and molecular identifications provided the foundation for a comprehensive reference spectrum library representing local populations. Throughout this process, isomorphic taxa indistinguishable by traditional morphology were successfully differentiated; specifically, female specimens morphologically classified only as Adlerius sp. were identified at the species level as Ph. simici and Ph. halepensis based on their protein profiles. Additionally, samples within the Ph. major s.l. complex—identified as“Lineage 5”according to DNA barcoding results—were definitively distinguished from the Ph. syriacus taxon through characteristic diagnostic peaks at 7633.3 and 7821.8 m/z in the mass spectrometry data. The full concordance between proteomic data and mitochondrial cox1 DNA barcoding results confirms the precision of the method in reflecting genetic variations. In conclusion, MALDI-TOF MS offers a revolutionary alternative for the rapid identification of cryptic species and in taxa where morphological differentiation of females is challenging. In the morphometry section of the thesis, the effects of environmental variables related to climate change on vector morphology were analyzed using the geometric morphometry method with 17 homologous landmark points. Past-dated samples (2011-2014) from Ankara (Güdül), Antalya (Kaş), and Erzincan (Kemaliye) locations were compared with current 2024 samples. Results indicated that morphological responses to environmental pressures showed species-spesific and locality-specific differences. In the Ankara population, a significant reduction in wing size and shape differentiation was detected in parallel with increasing temperatures over the last 11 years. In the Erzincan population, both size increase and systematic shape change were observed due to temperature decrease and humidity increase. The Antalya (Kaş) population exhibited morphological stability despite extreme temperatures reaching 35°C, which was interpreted as the population reaching a physiological resistance threshold. The obtained morphometric data prove that sand fly populations respond to climatic fluctuations through either high phenotypic plasticity or species-specific morphological stability. In conclusion, in addition to being one of the most comprehensive investigations of sand fly populations in Türkiye, stands as a pioneering work due to the original findings it contributes to the literature. Within the scope of the study; the presence of Wolbachia strains in five different sand fly taxa and the first MLST characterization of these taxa were conducted, providing new allelic profiles to global databases. Specifically, based on the low genetic variation detected in the Phlebotomus major s.l. complex, the evidence of a selective sweep and an endosymbiont-driven mitochondrial bottleneck caused by Wolbachia infection constitutes one of the fundamental contributions of the study to evolutionary biology. In terms of methodology, both the definitive identification of cryptic females in the subgenus Adlerius and the differentiation of lineages within the Ph. major s.l. using proteomic profiles were achieved for the first time in Türkiye with this study. Furthermore, this approach, which examines the effects of climate change on morphological adaptations on a temporal scale, represents a first in the literature, particularly for the Ph. major s.l. and Ph. kandelakii s.l. complexes.
Benzer Tezler
- Adana ilinde sağlık önemi olan kum sineklerinin (Diptera:Psychodidae) zaman-mekansal dinamikleri ve biyo ekolojileri
Spatio-temporal dynamics and bio-ecology of vector sand fly species (Diptera:Psychodidae) in Adana
GİZEM OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
MorfolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH BÜLENT ALTEN
- Kayseri ilinin kum sineği (Dıptera: psychodıdae) faunasının araştırılması
Investigation of sand fly (Diptera: psychodidae) fauna of Kayseri province
ZEPH NELSON OMONDI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiEge ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMİYE DEMİR
DR. ÖĞR. ÜYESİ SUHA KENAN ARSERİM
- Türkiye'de bulunan kum sineği türlerinde (dıptera: Psychodıdae) cacophony ve period gen bölgelerinin varyasyonu
Variation of cacophony and period gene regions in sand fly species (diptera: Psychodidae) in Turkey
BEGÜM KARAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ERİŞÖZ KASAP
- Türkiye'de yayılım gösteren kum sineği (dıptera: psychodıdae) türlerinin konak tercihleri
Host preferences of sand fly (diptera: psychodidae) species distributed in Turkey
SEVİLAY KARAGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ERİŞÖZ KASAP
- Antalya ilinde Kum sineği (Diptera: Psychodidae) popülasyonlarının Prallethrin'e karşı hassasiyetlerinin belirlenmesi
Determination of susceptibility of sand flies (Diptera: Psychodidae) populations to prallethrin in Antalya
TÜLAY ARI