Origin and evolution of the slime molds (Mycetozoa)

The Mycetozoa include the cellular (dictyostelid), acellular (myxogastrid), and protostelid slime molds. However, available molecular data are in disagreement on both the monophyly and phylogenetic position of the group. Ribosomal RNA trees show the myxogastrid and dictyostelid slime molds as unrelated early branching lineages, but actin and β-tubulin trees place them together as a single coherent (monophyletic) group, closely related to the animal–fungal clade. We have sequenced the elongation factor-1α genes from one member of each division of the Mycetozoa, including Dictyostelium discoideum, for which cDNA sequences were previously available. Phylogenetic analyses of these sequences strongly support a monophyletic Mycetozoa, with the myxogastrid and dictyostelid slime molds most closely related to each other. All phylogenetic methods used also place this coherent Mycetozoan assemblage as emerging among the multicellular eukaryotes, tentatively supported as more closely related to animals + fungi than are green plants. With our data there are now three proteins that consistently support a monophyletic Mycetozoa and at least four that place these taxa within the “crown” of the eukaryote tree. We suggest that ribosomal RNA data should be more closely examined with regard to these questions, and we emphasize the importance of developing multiple sequence data sets.

On the origin of and phylogenetic relationships among living amphibians

The phylogenetic relationships among the three orders of modern amphibians (Caudata, Gymnophiona, and Anura) have been estimated based on both morphological and molecular evidence. Most morphological and paleontological studies of living and fossil amphibians support the hypothesis that salamanders and frogs are sister lineages (the Batrachia hypothesis) and that caecilians are more distantly related. Previous interpretations of molecular data based on nuclear and mitochondrial rRNA sequences suggested that salamanders and caecilians are sister groups to the exclusion of frogs. In an attempt to resolve this apparent conflict, the complete mitochondrial genomes of a salamander (Mertensiella luschani) and a caecilian (Typhlonectes natans) were determined (16,656 and 17,005 bp, respectively) and compared with previously published sequences from a frog (Xenopus laevis) and several other groups of vertebrates. Phylogenetic analyses of the mitochondrial data supported with high bootstrap values the monophyly of living amphibians with respect to other living groups of tetrapods, and a sister group relationship of salamanders and frogs. The lack of phylogenetically informative sites in the previous rRNA data sets (because of its shorter size and higher among-site rate variation) likely explains the discrepancy between our results and those based on previous molecular data. Strong support of the Batrachia hypothesis from both molecule- and morphology-based studies provides a robust phylogenetic framework that will be helpful to comparative studies among the three living orders of amphibians and will permit better understanding of the considerably divergent vertebral, brain, and digit developmental patterns found in frogs and salamanders.

The root of the universal tree and the origin of eukaryotes based on elongation factor phylogeny.

The genes for the protein synthesis elongation factors Tu (EF-Tu) and G (EF-G) are the products of an ancient gene duplication, which appears to predate the divergence of all extant organismal lineages. Thus, it should be possible to root a universal phylogeny based on either protein using the second protein as an outgroup. This approach was originally taken independently with two separate gene duplication pairs, (i) the regulatory and catalytic subunits of the proton ATPases and (ii) the protein synthesis elongation factors EF-Tu and EF-G. Questions about the orthology of the ATPase genes have obscured the former results, and the elongation factor data have been criticized for inadequate taxonomic representation and alignment errors. We have expanded the latter analysis using a broad representation of taxa from all three domains of life. All phylogenetic methods used strongly place the root of the universal tree between two highly distinct groups, the archaeons/eukaryotes and the eubacteria. We also find that a combined data set of EF-Tu and EF-G sequences favors placement of the eukaryotes within the Archaea, as the sister group to the Crenarchaeota. This relationship is supported by bootstrap values of 60-89% with various distance and maximum likelihood methods, while unweighted parsimony gives 58% support for archaeal monophyly.

Does behavior reflect phylogeny in swiftlets (Aves: Apodidae)? A test using cytochrome b mitochondrial DNA sequences.

Swiftlets are small insectivorous birds, many of which nest in caves and are known to echolocate. Due to a lack of distinguishing morphological characters, the taxonomy of swiftlets is primarily based on the presence or absence of echolocating ability, together with nest characters. To test the reliability of these behavioral characters, we constructed an independent phylogeny using cytochrome b mitochondrial DNA sequences from swiftlets and their relatives. This phylogeny is broadly consistent with the higher classification of swifts but does not support the monophyly of swiftlets. Echolocating swiftlets (Aerodramus) and the nonecholocating "giant swiftlet" (Hydrochous gigas) group together, but the remaining nonecholocating swiftlets belonging to Collocalia are not sister taxa to these swiftlets. While echolocation may be a synapomorphy of Aerodramus (perhaps secondarily lost in Hydrochous), no character of Aerodramus nests showed a statistically significant fit to the molecular phylogeny, indicating that nest characters are not phylogenetically reliable in this group.

Root of the universal tree of life based on ancient aminoacyl-tRNA synthetase gene duplications.

Universal trees based on sequences of single gene homologs cannot be rooted. Iwabe et al. [Iwabe, N., Kuma, K.-I., Hasegawa, M., Osawa, S. & Miyata, T. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 9355-9359] circumvented this problem by using ancient gene duplications that predated the last common ancestor of all living things. Their separate, reciprocally rooted gene trees for elongation factors and ATPase subunits showed Bacteria (eubacteria) as branching first from the universal tree with Archaea (archaebacteria) and Eucarya (eukaryotes) as sister groups. Given its topical importance to evolutionary biology and concerns about the appropriateness of the ATPase data set, an evaluation of the universal tree root using other ancient gene duplications is essential. In this study, we derive a rooting for the universal tree using aminoacyl-tRNA synthetase genes, an extensive multigene family whose divergence likely preceded that of prokaryotes and eukaryotes. An approximately 1600-bp conserved region was sequenced from the isoleucyl-tRNA synthetases of several species representing deep evolutionary branches of eukaryotes (Nosema locustae), Bacteria (Aquifex pyrophilus and Thermotoga maritima) and Archaea (Pyrococcus furiosus and Sulfolobus acidocaldarius). In addition, a new valyl-tRNA synthetase was characterized from the protist Trichomonas vaginalis. Different phylogenetic methods were used to generate trees of isoleucyl-tRNA synthetases rooted by valyl- and leucyl-tRNA synthetases. All isoleucyl-tRNA synthetase trees showed Archaea and Eucarya as sister groups, providing strong confirmation for the universal tree rooting reported by Iwabe et al. As well, there was strong support for the monophyly (sensu Hennig) of Archaea. The valyl-tRNA synthetase gene from Tr. vaginalis clustered with other eukaryotic ValRS genes, which may have been transferred from the mitochondrial genome to the nuclear genome, suggesting that this amitochondrial trichomonad once harbored an endosymbiotic bacterium.

Revisão taxonômica e filogenia do gênero Megalobrachium Stimpson, 1858 (Crustacea: Decapoda: Anomura: Porcellanidae)

O presente trabalho trata do gênero de porcelanídeos Megalolobrachium Stimpson, 1858 e está organizado em três partes: (1) uma revisão taxonômica das espécies atualmente atribuídas a Megalobrachium Stimpson, 1858; (2) uma revisão da diversidade morfológica do gênero em um contexto maior dentro de Porcellanidae; e (3) uma análise cladística a partir de dados morfológicos com o intuito de testar o monofiletismo de Megalobrachium e propor a primeira hipótese filogenética para o gênero. A revisão taxonômica se baseou no estudo de material abundante de diferentes localidades do Pacífico oriental e Atlântico ocidental. Uma nova espécie de Megalobrachium é descrita com base no material das costas pacíficas do Panamá e Colômbia, totalizando 13 espécies em Megalobrachium. Para a análise filogenética, foram obtidos 151 caracteres; o grupo-externo foi composto por quatro espécies de três gêneros: Pachycheles Stimpson, 1858, Pisidia Leach, 1820, e Porcellana Lamarck, 1801. Uma única árvore (314 passos; IC: 64; IR: 80) foi obtida, com dois clados. O primeiro clado inclui espécies com lobos da fronte marcadamente flexionados, flagelo da antena curto, com artículos longos, patas ambulatórias curtas e robustas, abdome subtriangular em machos, pleópodo feminino iv com três segmentos, e urópodos curtos. O segundo clado contém espécies com lobos da fronte não flexionados, flagelo da antena longo, com artículos curtos, patas ambulatórias longas e delgadas, abdome sub-retangular, pleópodo feminino iv com dois segmentos, urópodos longos. O primeiro clado corresponde a Porcellanopsis Rathbun, 1910 (espécie-tipo P. festae (Nobili, 1901)), previamente tratado como sinônimo de Megalobrachium. Contudo, a combinação de diferenças morfológicas entre Megalobrachium e Porcellanopsis justifica a revalidação de Porcellanopsis. Três espécies foram erroneamente registradas no Pacífico oriental (M. mortenseni Haig, 1962, P. rosea (Rathbun, 1900) e P. soriata (Say, 1818)); essas espécies são exclusivamente distribuídas no Atlântico ocidental.

Relações filogenéticas das espécies de Crenicichla Heckel, 1840 e Teleocichla Kullander, 1988 (Teleostei: Cichlidae)

São reconhecidos 90 nomes específicos válidos de Crenicichla e oito de Teleocichla. Juntos, os dois gêneros-alvo do presente estudo compreendem quase 1/5 da diversidade total de Cichlinae, subfamília neotropical de Cichlidae. Apesar das espécies de Crenicichla e Teleocichla formarem um clado bem corroborado através de filogenias baseadas tanto em dados morfológicos quanto em dados moleculares, as relações entre as suas espécies foram ainda pouco estudadas. Os dois estudos filogenéticos de Crenicichla conhecidos são parcialmente discordantes entre si e incorporaram apenas uma parcela da diversidade do grupo. Baseados apenas em dados moleculares, não foram acompanhados por um estudo de caracteres morfológicos que indicariam as sinapomorfias ou características diagnósticas para identificação dos grupos monofiléticos delimitados. No presente estudo, os principais objetivos consistem em testar o monofiletismo do grupo formado pelas espécies de Crenicichla e Teleocichla e identificar e definir unidades monofiléticas dentro desse grupo, com base na análise cladística de caracteres morfológicos. Como objetivo secundário, são testadas as recentes hipóteses de relações filogenéticas dessas espécies com as demais espécies de ciclídeos neotropicais. Foram incluídas todas as espécies válidas de Teleocichla e 54 espécies válidas de Crenicichla (60% das espécies válidas), além de uma espécie nova de Teleocichla e cinco prováveis espécies novas de Crenicichla. 20 representantes de diferentes linhagens de Cichlinae foram incluídos, totalizando 88 táxons terminais. As análises cladísticas foram realizadas a partir de uma matriz com 211 caracteres provenientes do estudo comparado de morfologia externa, incluindo padrões de colorido e osteologia. Além da análise com pesagens igualitárias, foram explorados também os resultados das análises com pesagem implícita utilizando diferentes valores da variável k e com pesagem sucessiva. A partir da comparação e discussão dos resultados obtidos a partir das diferentes análises, a topologia obtida através da análise com pesagem implícita utilizando o valor de k=3 foi escolhida para obtenção das inferências filogenéticas. Duas classificações alternativas foram discutidas e, a fim de minimizar mudanças nomenclaturais, aquela baseada no reconhecimento de subgêneros de Crenicichla correspondendo aos grupos monofiléticos encontrados foi preferida em detrimento da proposta baseada no reconhecimento de vários gêneros. Isso porque o posicionamento de Crenicichla macrophthalma (espécie-tipo de Crenicichla) continua sendo considerado instável. O gênero Crenicichla é corroborado como um grande clado formado por todas as espécies de Crenicichla e Teleocichla incluídas e é sustentado por 40 sinapomorfias não-ambíguas. Um complexo cenário foi encontrado quanto às relações entre as espécies de Crenicichla, com várias linhagens dentro desse grande grupo, assim como era previsto de acordo com estudos filogenéticos prévios. As relações entre essas linhagens, por outro lado, são ainda instáveis, podendo variar de acordo com os diferentes tipos de pesagem aplicados e apresentam algumas divergências em relação aos estudos prévios, que também divergem entre si. Teleocichla é um grupo monofilético dentro de Crenicichla e foi considerado como um de seus oito subgêneros. O subgênero Crenicichla é constituído apenas por Crenicichla macrophthalma. Os seis subgêneros restantes (Wallaciia, Batrachops, Hemeraia, Saxatilia, Lugubria e Lacustria) correspondem totalmente ou parcialmente a grupos de espécies de Crenicichla previamente existentes na literatura. Em Lacustria, quatro complexos de espécies foram delimitados: C. missioneira, C. scotti, C. jaguarensis e C. lacustris sensu stricto. Foram listadas as espécies nominais de cada subgênero e uma diagnose para auxiliar a identificação dos mesmos foi elaborada. Uma nova hipótese de relações de Crenicichla em Cichlinae é inferida a partir da análise realizada, na qual Crenicichla é grupo-irmão de um clado formado por Chaetobranchus flavescens e todos os representantes de Cichlasomatini e Geophagini incluídos

Sistemática de Sericothripinae (Thysanoptera, Thripidae) e revisão taxonômica das espécies neotropicais

Esta tese é dividida em duas partes: traçar a filogenia de Sericothripinae Karny, 1921 e realizar uma revisão taxonômica das espécies neotropicais. Para a análise filogenética, estados de caracteres morfológicos foram examinados entre Sericothripinae e Thysanoptera-Terebrantia relacionados, e as relações genéricas e supragenéricas foram exploradas. O monofiletismo de Sericothripinae foi recuperado, mas o formato do metasterno, usado na classificação dos gêneros, provavelmente não reflete a filogenia. De acordo com estudos moleculares recentes, o grupo genérico Scirtothrips em conjunto com o gênero Echinothrips Moulton, 1911 foram recuperados como intimamente relacionados aos Sericothripinae, mas, neste trabalho, Psilothrips Hood, 1927 e Pseudothrips Hinds, 1902 foram recuperados como não relacionados com Sericothripinae. Muitos estados de caracteres morfológicos entre os Sericothripinae são considerados homoplásticos e, na ausência de análises moleculares adequadas, alterações formais de nomenclatura não foram realizadas. Na revisão taxonômica, 14 novas espécies de Sericothripinae da região Neotropical são descritas. Chaves ilustradas foram elaboradas para as fêmeas de sete espécies de Hydatothrips Karny, 1913 e 41 espécies de Neohydatothrips John, 1929, principalmente do Brasil, mas incluindo todas as espécies registradas do sul da fronteira entre o México e os EUA até o extremo sul da América do Sul. Espécies de plantas em que associações-hospedeiras foram registradas são indicadas sempre que possível, comentários são elencados para as poucas espécies de importância econômica e uma chave para imaturos de segundo instar de cinco espécies é proposta. Neohydatothrips burungae (Hood, 1935) stat. rev. e N. aztecus Johansen, 1983 stat. rev. são retiradas de sinonímia com N. signifer (Priesner, 1932), ao passo que Sericothrips denigratus De Santis, 1966 syn. n. é sinonimizada com N. burungae. Hydatothrips williamsi (Hood, 1928) comb. n. é realocado de Neohydatothrips e, com isso, houve um caso de homônimo no gênero. Para resolver esse problema, H. tareei nom. nov. é proposto para H. williamsi Mound e Tree, 2009, da Austrália.

Morfologia, taxonomia e análise cladística da tribo Kingsleyini (Crustacea: Decapoda: Pseudothelphusidae)

Kingsleyini corresponde a uma das cinco tribos de Pseudothelphusidae, grupo exclusivamente americano de caranguejos de água doce. Atualmente a tribo inclui 59 espécies agrupadas em 13 gêneros, com distribuição associada aos rios, riachos e igarapés das bacias do Amazonas e do Orinoco. Desde a criação de Kingsleyini o aumento de novos táxons atribuídos a esta tribo não tem sido acompanhado por estudos cladísticos. No presente trabalho é realizada a análise cladística de Kingsleyini, acompanhada de uma revisão morfológica e taxonômica do grupo. Com este propósito, foram estudados espécimes de 60 espécies representantes das cinco tribos e duas subfamílias inclusas em Pseudothelphusidae. O material estudado se encontra depositado nas coleções carcinológicas de seis instituições e inclui os tipos nominais de 29 espécies. Na revisão morfológica foram descritas e ilustradas estruturas somáticas e sexuais da morfologia externa do grupo de estudo. Os estudos morfológicos foram auxiliados por técnicas de Microscopia Electrônica de Varredura (MEV) e cortes histológicos. A partir destas observações foram propostas modificações na terminologia utilizada para denominar as estruturas do primeiro apêndice sexual masculino (primeiro gonópodo) em Kingsleyini. A parte taxonômica deste trabalho inclui chaves de identificação, mapas de distribuição, listas sinonímicas e a descrição e ilustração do primeiro apêndice sexual masculino para a grande maioria das espécies examinadas, assim como a diagnose dos gêneros considerados monofiléticos. A análise filogenética foi realizada a partir de 92 caracteres obtidos de 57 táxons terminais: 49 terminais do grupo interno (Kingsleyini) e oito do grupo-externo (representantes dos demais Pseudothelphusidae). Como resultado da análise cladística foram obtidas seis hipóteses filogenéticas igualmente parcimoniosas: todas elas apoiam o monofiletismo de Kingsleyini e a exclusão do gênero Spirocarcinus da tribo. O monofiletismo dos gêneros Fredius, Kingsleya, Eudaniela e Rodriguezus também encontra-se sustentado em todas as hipóteses filogenéticas obtidas, enquanto que os gêneros Microthelphusa, Neopseudothelphusa, Orthothelphusa e Brasiliothelphusa revelaram-se parafiléticos.

Ptychogyliauchen, a new genus of Gyliauchenidae (Platyhelminthes: Digenea) from siganid fishes of the Indo-West Pacific

We propose a new genus of the Gyliauchenidae Fukui, 1929 ( Digenea), Ptychogyliauchen, gen. nov., for four new species that infect Indo-West Pacific siganid fishes. Ptychogyliauchen, gen. nov. is a morphologically distinctive genus, diagnosed principally by the presence of a highly convoluted oesophagus, which generally exceeds the total body length of the worm, and by the unusual folded structure of the ejaculatory duct. Ptychogyliauchen thetidis, sp. nov. is designated as the type species, and is described from the intestine of Siganus punctatus (Siganidae) from Heron Island, Great Barrier Reef, Queensland, Australia. Ptychogyliauchen himinglaeva, sp. nov. is described from the intestine of Siganus corallinus ( Siganidae) from Lizard Island, Great Barrier Reef, Queensland, Australia. Ptychogyliauchen leucothea, sp. nov. is described from the intestine of S. argenteus, and further recorded from S. fuscescens, off Ningaloo, Western Australia, Australia. Ptychogyliauchen thistilbardi, sp. nov. is described from the intestine of S. doliatus from Noumea, New Caledonia, and is also found in S. argenteus, S. canaliculatus, S. corallinus and S. spinus from Noumea, New Caledonia, and Moorea, Tahiti, French Pacific. Ptychogyliauchen thistilbardi, sp. nov. also occurs in the intestine of Chaetodon citrinellus (Chaetodontidae) from Moorea. A key to species is provided. All species have been described following morphological examination using light microscopy, and specimens of P. thetidis, sp. nov., P. leucothea, sp. nov. and P. thistilbardi, sp. nov. have been characterised using molecular methods. Sequences were obtained for a combination of nuclear ribosomal (28S (D1-D3) and ITS2) and mitochondrial (ND1) genes. A phylogenetic analysis of sequenced specimens of Ptychogyliauchen, gen. nov. was conducted using species of Petalocotyle Ozaki, 1934 for outgroup comparison. This analysis, based on alignments of the ITS2 and 28S (D1-D3) rDNA genes, supports monophyly of the geographically widespread P. thistilbardi, sp. nov., which is known from both siganid and chaetodontid hosts. We discuss the taxonomy of the genus and the host associations of each species and the group.

Molecular systematics of the Philippine malaria vector Anopheles flavirostris

Allozyme and molecular sequence data from the malaria vector Anopheles flavirostris (Ludlow) (Diptera: Culicidae) were analysed from 34 sites throughout the Philippines, including the type locality, to test the hypothesis that this taxon is a single panmictic species. A finer-scaled allozyme study, of mainly Luzon samples, revealed no fixed genetic differences in sympatric sites and only low levels of variation. We obtained data from partial sequences for the internal transcribed spacer 2 (ITS2) (483 bp), the third domain (D3) (330 bp) of the 28S ribosomal DNA subunit and cytochrome c oxidase subunit I (COI) of mitochondrial DNA (261 bp). No sequence variation was observed for ITS2, only a one base pair difference was observed between Philippine and Indonesian D3 sequences and An. flavirostris sequences were unique, confirming their diagnostic value for this taxon. Sixteen COI haplotypes were identified, giving 25 parsimony informative sites. Neighbour-Joining, Maximum Parsimony, Maximum Likelihood and Bayesian phylogenetic analysis of COI sequences for An. flavirostris and outgroup taxa revealed strong branch support for the monophyly of An. flavirostris, thus confirming that Philippine populations of this taxon comprise a single separate species within the Minimus Subgroup of the Funestus Group. Variation in the behaviour of An. flavirostris is likely to be intraspecific rather than interspecific in origin. © 2006 The Royal Entomological Society.

Evolution of the diatoms: major steps in their evolution and a review of the supporting molecular and morphological evidence.

Over the years, many reviews of different aspects of diatom biology, ecology and evolution have appeared. Since 1993 many molecular trees have been produced to infer diatom phylogeny. In 2004, Medlin & Kaczmarska revised the systematics of the diatoms based on more than 20 years of consistent recovery of two major clades of diatoms that did not correspond to a traditional concept of centrics and pennates and established three classes of diatoms: Clade 1 = Coscinodiscophyceae (radial centrics) and Clade 2 = Mediophyceae (polar centrics + radial Thalassiosirales) and Bacillariophyceae (pennates). However, under certain analytical conditions, an alternative view of diatom evolution, a grades of clades, has been recovered that suggests a gradual evolution from centric to pennate symmetry. These two schemes of diatom evolution are evaluated in terms of whether or not the criteria advocated by Medlin & Kaczmarska that should be met to recover monophyletic classes have been used. The monophyly of the three diatom classes can only be achieved if (1) a secondary structure of the small subunit (SSU) rRNA gene was used to construct the alignment and not an alignment based on primary structure and (2) multiple outgroups were used. These requirements have not been met in each study of diatom evolution; hence, the grade of clades, which is useful in reconstructing the sequence of evolution, is not useful for accepting the new classification of the diatoms. Evidence for how these two factors affect the recovery of the three monophyletic classes is reviewed here. The three classes have been defined by clear morphological differences primarily based on gametangia and auxospore ontogeny and envelope structure, the presence or absence of a structure (tube process or sternum) associated with the annulus and the location of the cribrum in those genera with loculate areolae. New evidence supporting the three clades is reviewed. Other features of the cell are examined to determine whether they can also be used to support the monophyly of the three classes.

Evolution of the diatoms: major steps in their evolution and a review of the supporting molecular and morphological evidence.

Over the years, many reviews of different aspects of diatom biology, ecology and evolution have appeared. Since 1993 many molecular trees have been produced to infer diatom phylogeny. In 2004, Medlin & Kaczmarska revised the systematics of the diatoms based on more than 20 years of consistent recovery of two major clades of diatoms that did not correspond to a traditional concept of centrics and pennates and established three classes of diatoms: Clade 1 = Coscinodiscophyceae (radial centrics) and Clade 2 = Mediophyceae (polar centrics + radial Thalassiosirales) and Bacillariophyceae (pennates). However, under certain analytical conditions, an alternative view of diatom evolution, a grades of clades, has been recovered that suggests a gradual evolution from centric to pennate symmetry. These two schemes of diatom evolution are evaluated in terms of whether or not the criteria advocated by Medlin & Kaczmarska that should be met to recover monophyletic classes have been used. The monophyly of the three diatom classes can only be achieved if (1) a secondary structure of the small subunit (SSU) rRNA gene was used to construct the alignment and not an alignment based on primary structure and (2) multiple outgroups were used. These requirements have not been met in each study of diatom evolution; hence, the grade of clades, which is useful in reconstructing the sequence of evolution, is not useful for accepting the new classification of the diatoms. Evidence for how these two factors affect the recovery of the three monophyletic classes is reviewed here. The three classes have been defined by clear morphological differences primarily based on gametangia and auxospore ontogeny and envelope structure, the presence or absence of a structure (tube process or sternum) associated with the annulus and the location of the cribrum in those genera with loculate areolae. New evidence supporting the three clades is reviewed. Other features of the cell are examined to determine whether they can also be used to support the monophyly of the three classes.