Gonoactivity of Culex (Culex) (Diptera: Culicidae) Mosquitoes During Winter in Temperate Argentina

The subgenus Culex L. includes species involved in summer–autumn arbovirus transmission but studies during winter are scarce in temperate Argentina. Female specimens were collected host-seeking at dry-ice-baited traps during autumn–winter–spring at two sites in Córdoba City during 2016 and 2017. The specimens were morphologically identified and dissected to determine the follicular developmental stage (gonotrophic activity). Females with advanced follicular stages (≥III) were subjected to molecular procedures to confirm or re-identify previous morphological identification. Five species (Culex apicinus Philippi (Diptera: Culicidae), Culex dolosus (Lynch-Arribálzaga) (Diptera: Culicidae), Culex maxi Dyar (Diptera: Culicidae), Culex pipiens pipiens L. (Diptera: Culicidae), and Culex quinquefasciatus Say (Diptera: Culicidae)) were collected and found gonoactive during winter; showing that a high proportion of Culex (Culex) females remain reproductively active during the unfavorable season for mosquito populations. Among them, it is worth noting the collection of Cx. quinquefasciatus, vector of the St. Louis encephalitis virus (endemic in the city), a specimen of Cx. p. pipiens, and a hybrid of Cx. p. pipiens/Cx. quinquefasciatus (during autumn). The study of this community during winter should continue because a high gonoactive female proportion with advanced follicular stages was found: 29.12 and 13.07% in 2016 and 2017, respectively. Local studies such as this one provide evidence about ornithophilic Culex species with active year-round life cycles, species that could favor arbovirus overwintering.

Hämatophage Dipteren : Makro- und mikroökologische Einflüsse auf ihre Verbreitung

Viele Gruppen der Lebewesen, insbesondere Insekten breiten sich durch steigende Temperaturen zunehmend in Gebieten aus, in denen sie ursprünglich nicht vorkommen(Novikov und Vaulin 2014; Bebber 2015). Hierbei ist die steigende Temperatur in verschiedenen Gebieten der Hauptfaktor für Expansionen dieser Arten in Richtung des nördlichen Polarkreises. Einige dieser Arten sind sehr tolerant für verschiedene Variablen und können damit ihr Verbreitungsgebiet deutlich nach Norden hin ausdehnen. Aufgrund steigender Temperaturen werden jedoch andere Arten in ihrem Verbreitungsgebiet eingeschränkt oder ihre Verbreitung verschiebt sich in nördliche Richtung (Ogden und Lindsay 2016; Lawler et al. 2009). Auch für die Verbreitung von Krankheiten spielen Temperaturen, Ausbreitungen oder Verbreitungsverschiebungen eine wichtige Rolle (Mordecai et al. 2019). So können, durch die Etablierung der passenden Vektoren, bisher nur in wärmeren Gebieten auftretende Krankheiten zukünftig auch in unseren Breitengraden eingeschleppt und verbreitet werden. Bremsen, invasive Stechmücken aber auch einheimische Mücken tragen alle ein Potential,verschiedenste Krankheitserreger zu verbreiten, auch wenn die Eignung als Vektor für jede Art unterschiedlich groß ausfällt und manche Arten daher kaum beobachtet und untersucht werden. Mit dem Augenmerk auf sich ändernde Verbreitungsgebiete hinsichtlich zukünftigen klimatischen Veränderungen und sich wandelnden anthropogenen Einflüssen sollten jedoch auch Arten mit bisher geringem Vektorpotential mit in Beobachtungsprogramme aufgenommen werden. Wir untersuchten in Projekt I auf kontinentaler Skala die Verbreitung von sechs verschiedenen Bremsenarten und konnten sowohl Rückschlüsse auf eine mangelhafte Beobachtung der Arten ziehen als auch Artpräferenzen hinsichtlich der Landschaftsnutzung, Auswirkungen des Klimas auf die Verbreitung der Art und bisher unbekannte Toleranzen hinsichtlich tiefen Temperaturen und äußerst verkürzten Wärmeperioden aufdecken. Eine Größenordnung niedriger wurde in Projekt II, basierend auf aktuellen und Vergangenen Klimadaten, die zukünftige und aktuelle Verbreitung einer invasiven, sich zukünftig ausbreitenden Stechmückenart innerhalb Deutschlands modelliert. Durch bisherig im Untersuchungsgebiet nur begrenztes Auftreten konnten noch keine Rückschlüsse auf die unterschiedlichen Präferenzen für das Habitat gezogen werden, es können jedoch für zukünftige Berechnungen Habitatpräferenzen aus anderen Gebieten hinzugezogen werden um die Art und ihre fortschreitende Ausbreitung genauer zu beobachten. Auf der kleinsten untersuchten Ebene konnten in Projekt III innerhalb eines Mikrohabitates verschiedenste Rückschlüsse auf limitierende oder förderliche abiotische Faktoren, die teilweise bisherig nicht oder nur geringfügig beobachtet wurden, gezogen werden. Ebenfalls konnten Auswirkungen der umgebenden Landschaft auf die Abundanzen der Tiere beobachtet werden. Mithilfe von verschiedenen Modellen und in Abhängigkeit von Klimakarten, Landbedeckungsdaten und Landnutzung sowie Eigenschaften und Toleranzen der untersuchten Arten lassen sich in verschiedenen Größenordnungen geeignete Habitate von einheimischen sowie invasiven Arten identifizieren und zukünftige Verbreitungen effizient vorhersagen. Insgesamt können, basierend auf all diesen Daten, dadurch für alle untersuchten Faktoren Modelle auf andere Gebiete übertragen werden um somit potentielle Verbreitungen dort vorherzusagen. Auf unseren Daten basierend können so zum Beispiel Modellierungen für die potentielle Ausbreitung der untersuchten Tabaniden innerhalb anderer Kontinente berechnet werden und Monitoringprogramme können die Ergebnisse unserer Studie als Startpunkt aufgreifen, um durch Beprobung an modellierten Standorten die Korrektheit unserer Modelle zu überprüfen und sowohl Landschaftstypen als auch Artzusammensetzung aufzunehmen um das Modell zu bestätigen oder zu verbessern. Die Modellierung der invasiven Art Aedes albopictus bietet die Möglichkeit, diese Art in Zukunft innerhalb der möglichen Ausbreitungskorridore genauer zu beobachten um ihre fortschreitende Verbreitung zu verifizieren oder eventuelle Änderungen des klimatischen Verlaufes mit einzubinden und das Modell anzupassen. Die Untersuchung des Mikrohabitats von Culex pipiens pipiens und Culex torrentium bietet, auch hinsichtlich anderer Arten in diesem Habitat, eine potente Methode, Vorhersagen für Artvorkommen innerhalb anderer Unterirdischen Objekte zu berechnen. Hier können, bei ausreichend großer Datenlage, eine Vielzahl von Faktoren in die Auswertung mit einfließen. Die durchgeführten Studien bestätigen die Notwendigkeit für verbesserte Monitoringkonzepte für alle vektorkompetenten Tiergruppen hinsichtlich der sich ändernden klimatischen Bedingungen, des globalen Handels und die sich wandelnde Nutzung der Landschaften durch den Menschen und darin begründete Veränderungen der Artenzusammensetzung eines Habitates, zeigen Möglichkeiten, diese Konzepte mit bisher ungenutzten Daten aufzubauen und zu verbessern und können gleichzeitig zu deren Verbesserung herangezogen werden.

Genomic differentiation and intercontinental population structure of mosquito vectors Culex pipiens pipiens and Culex pipiens molestus

Understanding the population structure and mechanisms of taxa diversification is important for organisms responsible for the transmission of human diseases. Two vectors of West Nile virus, Culex pipiens pipiens and Cx. p. molestus, exhibit epidemiologically important behavioral and physiological differences, but the whole-genome divergence between them was unexplored. In this study, we re-sequenced and compared the whole genomes of 40 individual mosquitoes from four locations in Eurasia and North America: the Republic of Belarus, the Kyrgyz Republic, and the United States of America. Principal Component, ADMIXTURE, and neighbor joining analyses of the nuclear genomes identified two intercontinental, monophyletic clusters of Cx. p. pipiens and Cx. p. molestus. The third cluster, having a polyphyletic origin, was formed by Cx. p. pipiens and Cx. quinquefasciatus from the USA. The level of genomic differentiation between the subspecies was uniform along chromosomes. The ADMIXTURE analysis determined signatures of admixture in all Cx. p. pipens populations but not in Cx. p. molestus populations. Comparison of mitochondrial genomes among the specimens showed a paraphyletic origin of the major haplogroups between the subspecies but a monophyletic structure between the continents. Thus, our study identified that Cx. p. molestus and Cx. p. pipiens represent different evolutionary units with monophyletic origin that have undergone incipient ecological speciation.