Emerging marine diseases pose growing threats to biodiversity and ecosystem stability, yet the ecological behavior, taxonomic identity, and host interactions of many pathogens remain poorly resolved. This dissertation presents an investigation into how the scuticociliate parasite responsible for mass mortality in Diadematidae sea urchins across the Caribbean and Indo-Pacific impacts its host, the pathogens provenance, and its taxonomic placement based on morphological and genetic variables. Combining molecular techniques, bacterial and archaeal microbiome profiling, 18S rRNA phylogenetics, and scuticociliate ultrastructural characterization, this collection of work aims to elucidate to intricacies of Diadema antillarum scuticociliatosis (DaSc) and the Philaster-clade (DaScPc) ciliate etiological agent. A bacterial and archaeal microbiome survey of affected urchins demonstrated conserved minor shifts in bacterial composition compared to unaffected urchins, with enrichment of taxa such as Fangia hongkongensis and Psychrobium spp. These enriched bacteria were designated as disease biomarkers due to their detection in two DaSc-affected urchin species from disparate geographical locations. Survey of museum specimens extended the temporal lens of the investigation, detecting DaScPc-related 18S rRNA sequences in grossly normal urchins from prior decades, which suggests the presence of closely related ciliates, but doesn’t confirm them being exclusively DaScPc. Bacterial signatures of the disease in 2022 do not appear in the museum specimen microbial libraries. Ultrastructural and morphometric analyses of DaScPc, revealed novel and differentiating features of its morphology, including a buccal nodular protrusion, polarized extrusome-like vesicles, and mid-body ciliary bundling. This is the first study to characterize internal ultrastructure of ciliates within this genus, elucidating organelle presence and location within the cell. The lack of visible micronucleus structures raises questions regarding if its presences depends on the ciliate’s life stage or if the imaging technique missed it in the sections visualized. The morphological and ultrastructural characterization, coupled with multi-locus phylogenetic analysis confirmed its genetic separation from other Philaster spp., supporting its designation as a new species, which has been named Philaster diademavorans sp. nov.. Collectively, this dissertation advances understanding of marine protistan disease ecology, highlights the value of integrative diagnostics and archival material, and provides a taxonomic foundation for future studies on ciliate pathogen-host dynamics in coral reef ecosystems.

Las enfermedades marinas emergentes plantean amenazas crecientes para la biodiversidad y la estabilidaddel ecosistema, sin embargo, el comportamiento ecológico, la identidad taxonómica y las interacciones con el huésped de muchos patógenos siguen estando mal resueltos. Esta disertación presenta una investigación sobre cómo el parásito escuticociliado responsable de la mortalidad masiva en erizos de mar Diadematidae en el Caribe y el Indo-Pacífico, afecta a su huésped, la procedencia de los patógenos y su ubicación taxonómica en función de variables morfológicas y genéticas. Combinando técnicas moleculares, perfiles de microbioma bacteriano y arqueo, filogenética de ARNr 18S y caracterización ultraestructural de escuticocilio, esta colección de trabajos tiene como objetivo dilucidar las complejidades del agente etiológico ciliado de la escuticociliatosis de Diadema antillarum (DaSc) y el clado de Philaster (DaScPc). El estudio del microbioma bacteriano y arqueal de los erizos afectados demostró cambios menores conservados en la composición bacteriana, con enriquecimiento de taxones como Fangia hongkongensis y Psychrobium spp. Estas bacterias enriquecidas fueron designadas como biomarcadores de enfermedades debido a su detección en dos especies de erizos afectadas por DaSc de ubicaciones geográficas dispares. El estudio de especímenes de museo amplió la lente temporal de la investigación, detectando secuencias de ARNr 18S relacionadas con DaScPc en erizos extremadamente normales de décadas anteriores, lo que proporciona información sobre la presencia de ciliados estrechamente relacionados, pero no confirma que sea exclusivamente DaScPc. Las firmas bacterianas de la enfermedad en 2022 no aparecen en las bibliotecas microbianas de especímenes del museo. Los análisis ultraestructurales y morfométricos de DaScPc revelaron características novedosas y diferenciadoras en su morfología, incluida una protuberancia nodular bucal, vesículas polarizadas similares a extrusomas y agrupamiento ciliar en la parte media del cuerpo. Este es el primer estudio que caracteriza la ultraestructura interna de los ciliados dentro de este género, dilucidando la presencia de orgánulos y la ubicación dentro de la célula. La falta de estructuras micronucleares visibles abre la cuestión de si su presencia depende de la etapa de vida del ciliado o es un factor de la técnica de imagen y haberlo omitido en las secciones visualizadas. La caracterización morfológica y ultraestructural, junto con el análisis filogenético multilocus confirmaron su separación genética de otras especies de Philaster, apoyando su designación como una nueva especie, que ha sido nombrada Philaster diademavorans sp. En conjunto, esta disertación avanza en la comprensión de la ecología de las enfermedades de los protistán marinos, destaca el valor del diagnóstico integrador y el material de archivo, y proporciona una base taxonómica para futuros estudios sobre la dinámica del huésped patógeno ciliado en los ecosistemas de arrecifes.