Phylogenetic relationships of sedentary polychaetes (Annelida) inferred from molecular data

Abstract

This thesis investigates the phylogenetic relationships of sedentary polychaetes using molecular sequence data. The results are presented in five chapters (chapter 2-6), which are based on two published and three submitted manuscripts. A general introduction (chapter 1) and a general discussion (chapter 7) are given. In Chapter 2: A contribution to sedentary polychaete phylogeny using 18S rRNA sequence data, Chapter 3: New insights into polychaete phylogeny (Annelida) inferred from 18S rDNA sequences, and Chapter 4: 18S rDNA and polychaetes, polychaete phylogeny is investigated using a larger taxon sampling. Due to an enhanced taxon sampling, evidence for the monophyly of many of the investigated traditional polychaete families is presented and the usefulness of 18S rRNA gene sequence data for the inference of the phylogenetic position of "enigmatic" taxa is demonstrated. Thus a close relationship between the unsegmented Echiura and the Capitellidae is strongly supported by all analyses independet of the chosen method. In Chapter 5: Phylogenetic relationships and evolution of Orbiniidae (Annelida, Polychaeta) based on molecular data, the phylogenetic relationships of orbiniids are inferred by using nuclear 18S rRNA gene and mitochondrial 16S rRNA gene data. The results are discussed in respect to phylogenetic hypotheses, which have been derived from morphological data by previous authors. Judging the results of the present molecular analysis, it is reasonable to conclude that the morphological characters which are presently used for genus diagnosis in the Orbiniiae are not phylogenetically informative enough for cladistic analysis. No support is found for the traditional classification as well as for the hypothesis that taxa of the Protoariciinae represent juveniles of Orbiniinae. Instead, in the case of Protoaricia oerstedi strong support for a progenetic origin is given. Chapter 6: Molecular phylogeny of lugworms (Annelida, Arenicolidae) inferred from three genes, deals with the relationships of arenicolids. The monophyly of maldanids and arenicolids is sustained by this analysis. A previously proposed progenetic evolution of Branchiomaldane finds additional support in this analysis. All these results demonstrate the usefulness of 18Ss sequence data to address questions concerning phylogenetic hypotheses of annelid relationships on different hierachical levels.

In der vorliegenden Dissertation werden die phylogenetischen Verwandtschafts- beziehungen sedentärer Polychaeten untersucht. Die Ergebnisse werden in 5 Kapiteln (Kapitel 2-6) präsentiert, die inhaltlich zwei publizierten und drei eingereichten Manuskripten entsprechen. Eine generelle Einführung (Kapitel 1) und eine zusammenfassende Diskussion (Kapitel 2) werden gegeben. In Kapitel 2: A contribution to sedentary polychaete phylogeny using 18S rRNA sequence data, Kapitel 3: New insights into polychaete phylogeny (Annelida) inferred from 18S rDNA sequences, und Kapitel 4: 18S rDNA and polychaetes, werden die Verwandtschaftsbeziehungen der Polychaeten unter Verwendung eines erhöhten taxon samplings untersucht. Durch Verwendung des erweiterten taxon samplings ist es möglich Hinweise für die Monophylie für viele der hier untersuchten traditionellen Polychaetenfamilien zu geben. Desweiteren wird die Nützlichkeit von Analysen von 18S rRNA-Gen-Sequenzdaten für die Aufklärung von Verwandtschaftsbeziehungen von Taxa mit ungeklärter phylogenetischer Stellung demonstriert. So unterstützen einhellig, unabhängig von der gewählten Analysemethode, die hier vorliegenden Daten eine engere Verwandtschaftsbeziehung der unsegmentierten Echiuriden mit den Capitellidae. In Kapitel 5: Phylogenetic relationships and evolution of Orbiniidae (Annelida, Polychaeta) based on molecular data, werden die phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse der Orbiniiden untersucht. Hierzu wurde eine kombinierte Analyse von 18S rRNA-Gen und mitochondrieller 16S rRNA-Gen Sequenzdaten durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Vergleich zu den bisherigen morphologischen Vorstellungen zur Phylogenie dieser Gruppe diskutiert. Die Analyse der molekularen Daten führt zu der Annahme, dass die bisher in der Taxonomie zur Genusdiagnose gebrauchten morphologischen Merkmale zu wenig phylogenetisches Signal enthalten und unbrauchbar für kladistische Analysen sind. Weder für die traditionelle Klassifikation der Orbiniidae, noch für die Hypothese, dass ein Großteil der zu den Protoariciinae gehörigen Taxa Juvenilstadien von Orbiniinentaxa darstellen, findet sich Unterstützung. Stattdessen ist im Fall von Protoaricia oerstedi die Annahme von progenetischer Evolution die sparsamste Erklärung. Kapitel 6: Molecular phylogeny of lugworms (Annelida, Arenicolidae) inferred from three genes, behandelt die Verwandtschaftsbeziehungen der Arenicolidae. Die Monophylie der Maldanidae und Arenicolidae wird durch die vorliegende Analyse unterstützt und frühere Hypothesen zur progenetischen Evolution von Branchiomaldane finden ebenfalls Unterstützung durch die Ergebnisse der molekularen Analyse. Die hier vorliegenden Ergebnisse unterstreichen den Wert der Analyse von 18S Sequenzen für phylogenetische Fragestellungen der Annelidensystematik.