Speciation in protists: A case study of the freshwater alga Synura

Abstract

Protists are an exceptionally diverse and ecologically significant group of organisms, yet the mechanisms driving their diversification remain insufficiently understood. Accordingly, this thesis investigates the spatial, historical, and environmental factors that are the most important in shaping protist diversification. To unravel these processes, we combined morphological, ecological, phylogenetic, and population-genomic approaches, allowing us to trace speciation on various levels, from species diversification to fine-scale population structure. Specifically, we focused on the chrysophyte genus Synura (Stramenopiles), a freshwater alga characterized by highly morphologically variable siliceous scales. We identify the median keel on the scales as a key innovation in the morphological evolution, which coincides with major radiations within the genus. Several traits, such as decreasing scale roundness and pore diameter, show gradual change in scale evolution, whereas other traits remain constant across all Synura species, indicating architectural constraints. As a consequence of scale biogenesis, smaller basal holes are present on scales with spines than on those with a keel. Strengthening the scale against breakage could be evolutionarily advantageous, and so we also prove that the keel area is...

Protista jsou mimořádně rozmanitá a ekologicky významná skupina organismů, avšak mechanismům, které vedou k jejich diverzifikaci, dosud příliš nerozumíme. Tato práce proto zkoumá prostorové, historické a environmentální faktory, které mají největší vliv na diverzifikaci protist. Abychom tyto procesy objasnili, kombinovali jsme morfologické, ekologické, fylogenetické a populačně-genomické přístupy, což nám umožnilo sledovat speciaci na různých úrovních, od diverzifikace druhů až po jemnou populační strukturu. Konkrétně jsme se zaměřili na zlativkový rod Synura (Stramenopiles), sladkovodní řasu charakteristickou značně morfologicky variabilními křemičitými šupinami. Střední kýl na šupinách identifikujeme jako klíčovou inovaci v morfologické evoluci, která se shoduje s významnou radiací v rámci rodu. Několik znaků, jako je snižující se kruhovitost šupin a průměr pórů, vykazuje postupnou změnu v evoluci šupin, zatímco jiné znaky zůstávají konstantní u všech druhů Synura, což naznačuje architektonická omezení. Jako důsledek biogeneze šupin jsou na šupinách s ostny přítomny menší bazální otvory než na šupinách s kýlem. Evoluční výhodou by mohlo být i zvýšení mechanické odolnosti šupiny, což podporuje zjištění, že plocha kýlu je úměrná ploše šupiny a protáhlé šupiny mají vyšší počet žeber. Pravděpodobnost...