Population structure of the lancelet Branchiostoma caribaeum (Cephalochordata: Branchiostomidae) in the Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, southeastern Brazil

Population structure of the lancelet Branchiostoma caribaeum Sandevall, 1853 was studied in four surveys, corresponding to austral seasons, in a tropical bay, southeast of Brazil. Abundance was higher in the spring and was positively correlated to coarse sediments, limiting its occurrence to some sectors of the sampling area. Body length and biomass differed seasonally but not between sexes. Sexually mature individuals occurred in all seasons, suggesting continuous breeding that is typical of tropical species. Variation in the frequency of small specimens indicates temporal differences in the intensity of breeding. The body length of recruits differed from other population of lancelets and the small length which B. caribaeum attained sexual maturity in Guanabara Bay may be related to local environmental stress or the great availability of food.

Population structure of the lancelet Branchiostoma caribaeum (Cephalochordata: Branchiostomidae) in the Baia de Guanabara, Rio de Janeiro, southeastern Brazil

Population structure of the lancelet Branchiostoma caribaeum Sandevall, 1853 was studied in four surveys, corresponding to austral seasons, in a tropical bay, southeast of Brazil. Abundance was higher in the spring and was positively correlated to coarse sediments, limiting its occurrence to some sectors of the sampling area. Body length and biomass differed seasonally but not between sexes. Sexually mature individuals occurred in all seasons, suggesting continuous breeding that is typical of tropical species. Variation in the frequency of small specimens indicates temporal differences in the intensity of breeding. The body length of recruits differed from other population of lancelets and the small length which B. caribaeum attained sexual maturity in Guanabara Bay may be related to local environmental stress or the great availability of food.

Broken colinearity of the amphioxus Hox cluster.

Background In most eumetazoans studied so far, Hox genes determine the identity of structures along the main body axis. They are usually linked in genomic clusters and, in the case of the vertebrate embryo, are expressed with spatial and temporal colinearity. Outside vertebrates, temporal colinearity has been reported in the cephalochordate amphioxus (the least derived living relative of the chordate ancestor) but only for anterior and central genes, namely Hox1 to Hox4 and Hox6. However, most of the Hox gene expression patterns in amphioxus have not been reported. To gain global insights into the evolution of Hox clusters in chordates, we investigated a more extended expression profile of amphioxus Hox genes. Results Here we report an extended expression profile of the European amphioxus Branchiostoma lanceolatum Hox genes and describe that all Hox genes, except Hox13, are expressed during development. Interestingly, we report the breaking of both spatial and temporal colinearity for at least Hox6 and Hox14, which thus have escaped from the classical Hox code concept. We show a previously unidentified Hox6 expression pattern and a faint expression for posterior Hox genes in structures such as the posterior mesoderm, notochord, and hindgut. Unexpectedly, we found that amphioxus Hox14 had the most divergent expression pattern. This gene is expressed in the anterior cerebral vesicle and pharyngeal endoderm. Amphioxus Hox14 expression represents the first report of Hox gene expression in the most anterior part of the central nervous system. Nevertheless, despite these divergent expression patterns, amphioxus Hox6 and Hox14 seem to be still regulated by retinoic acid. Conclusions Escape from colinearity by Hox genes is not unusual in either vertebrates or amphioxus and we suggest that those genes escaping from it are probably associated with the patterning of lineage-specific morphological traits, requiring the loss of those developmental constraints that kept them colinear.

Phylogenomische Analysen bei Metazoen - Zur Stellung der Xenoturbellida und Syndermata

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde die phylogenetischen Stellungen der Xenoturbellida (Deuterostomia) und der Syndermata (Protostomia) mit phylogenomischen Techniken untersucht. Auf methodischer Ebene konnte gezeigt werden, dass ribosomale Proteine aufgrund ihres mittleren bis hohen Konservierungsgrades, ihrer Häufigkeit in kleineren EST-Projekten, damit verbunden ihrer Häufigkeit in Datenbanken und ihres phylogenetischen Informationsgehalts nützliche Werkzeuge für phylogenetische Fragestellungen sind. Es konnte durch phylogenetische Rekonstruktionen und Hypothesentests auf Basis eines 11.912 Aminosäuren langen Datensatzes gezeigt werden, dass die Xenoturbellida innerhalb der Deuterostomia eine Schwestergruppenbeziehung zu den Ambulacraria eingehen. Diese Arbeit zeigt im Vergleich aller bisher durchgeführten Arbeiten die beste statistische Unterstützung für diese Topologie. Weiterhin konnte untermauert werden, dass die Urochordata vermutlich anstelle der Cephalochordata die Schwestergruppe der Vertebrata sind. Der Vergleich der publizierten Xenoturbella EST-Datensätze mit dem eigenen Datensatz ließ den Rückschluß zu, dass ESTs offenbar klar weniger anfällig gegen Kontaminationen mit Erbmaterial (DNA+RNA) anderer Spezies sind als PCR-Amplifikate genomischer oder mitochondrialer Gene. Allerdings bestimmt anscheinend der physiologische Zustand der Tiere die Repräsentation von Transkriptklassen wie Stressproteine und mitochondriale Transkripte. Die bakteriellen Transkripte in einem der EST-Datensätze stammen vermutlich von Chlamydien, die möglicherweise symbiontisch in Xenoturbella bocki leben. Im Bereich der Protostomia wurden drei EST-Projekte für Vertreter der Syndermata durchgeführt. Basierend auf drei verschiedenen Proteinalignment-Datensätzen von ca. 11.000 Aminosäuren Länge konnte gezeigt werden, dass die Syndermata innerhalb der Spiralia einzugruppieren sind und dass sie mit den Gnathostomulida das monophyletische Supertaxon Gnathifera bilden. Die genaue phylogenetische Position der Syndermata innerhalb der Spiralia konnte hingegen noch nicht eindeutig geklärt werden, ebenso wie kein kongruenter Beweis für die Existenz des Supertaxons Platyzoa gefunden werden konnte. Im Rahmen der Untersuchung der internen Phylogenie der Syndermata konnten drei der fünf konkurrierenden Hypothesen aufgrund der Paraphylie der Eurotatoria ausgeschlossen werden. Da keine Daten der Seisonidea in den Analysen implementiert waren, bleibt die Frage der internen Phylogenie der Syndermata letztlich offen. Klar ist jedoch, dass die Eurotatoria nicht wie bislang angenommen monophyletisch sind, da die räderorgantragenden Bdelloidea keinesfalls den morphologisch diesbezüglich ähnlichen Monogononta ähnlich sind, sondern den räderorganlosen Acanthocephala näher stehen. Die Abbildung der molekularen Phylogenie auf die morphologischen Verhältnisse zeigt, dass das Räderorgan (partiell oder komplett) offenbar kurz nach der Aufspaltung der Syndermata in Monogononta und Acanthocephala + Bdelloidea in der Acanthocephala + Bdelloidea-Linie reduziert wurde. Die Entstehung des einziehbaren hinteren Körperteils (Rostrum bei Bdelloidea bzw. Proboscis bei Acanthocephala) in der Acanthocephala + Bdelloidea-Linie könnte das Schlüsselereignis zur Entstehung des Endoparasitismus der Acanthocephala gewesen sein.