Evaluation of the conflict between molecular and morphological phylogenetic signal

Mgr. Matěj BOČEK

Rigorózní práce

Abstract:

Accurate assesment of species diversity belongs to the principal goals of modern taxonomy and systematics. Contemporary molecular approaches undoubtedly produce a lot of useful information which can support or falsify the results of traditional morphology-based studies. Moreover, the combination of molecular data and morphology can improve the robustness of phylogenetic signal and improve an understanding of evolution of important phenotypic traits. Due to diversity and worldwide distribution, the beetle family Lycidae (Coleoptera), commonly known as net-winged beetles, is a suitable group for phylogenetic and zoogeographical studies. These beetles are weakly sclerotised, therefore prone to desiccation and primarily occurring under a rainforest canopy. As a result, they have small ranges and a limited dispersal propensity. Here presented thesis deals with taxonomy and systematics of the trichaline net-winged beetles in the tribe Metriorrhynchini (Lycidae: Metriorrhynchinae). This tribe is the most species-rich lineage of the whole family and they are most diverse in the Wallacea, New Guinea and South East Asia. Metriorrhynchini net-winged beetles comprise more than 1,400 formally described species. The species diversity of the trichaline genera in Indo-Australian Archipelago and northern part of the Australian continent are still poorly known and the relationships among major lineages have remained poorly studied. Here, I focus on the estimation of the robust phylogeny of trichaline net-winged beetles using the combination of molecular data and morphology and I have found repeated origin of some traits which have been used for morphology-based classification. Hence, I discuss the congruence between the morphological and molecular phylogenetic signal. Further, I estimate diversity using algorithmic DNA-based species delimitation and describe new species and distribution of the genus Schizotrichalus which has recently been sampled for DNA sequencing. The new data indicate an ancient split between New Guinean and Moluccan taxa and suggest the origin of some lineages in the western part of New Guinea and the island adjacent to the northern margin of the Australian craton. Hypotheses congruently based on both approaches have much more power to reveal complex relationships in the groups with high levels homoplasy in the morphology-based signal.

Abstract:

Odhad druhové diverzity patří ke stěžejním úkolům moderní taxonomie a systematiky. Molekulární metody přinášejí další zdroj hodnotných dat a mohou podpořit nebo falzifikovat výsledky studií založených na morfologii. Kombinace morfologie a molekulárních dat může výrazně pomoci k vylepšení robustnosti fylogenetického signálu a podpořit chápání evoluce důležitých fenotypických znaků. Vzhledem k omezeným schopnostem šíření a celosvětovému rozšíření Lycidae jsou příslušníci této čeledi brouků vhodnými kandidáty pro fylogenetické a zoogeografické studie. Lycidae reprezentují skupinu slabě sklerotizovaných linií, která je díky této morfologické modifikaci velmi náchylná k rychlému vysychání a primárně tak osídlují vlhké lesní ekosystémy. Proto mají příslušníci Lycidae malé areály rozšíření a omezené schopnosti šíření. Prezentovaná práce se zaměřuje na taxonomii a systematiku tzv. trichaliních rodů, které spadají do tribu Metriorrhynchini (Coleoptera: Lycidae). Tento tribus je druhově nejbohatší skupinou celé čeledi a je rozšířen především v oblasti Wallacei, Nové Guiney a v jihovýchodní Asii. Metriorrhynchini obsahují více než 1,400 formálně popsaných druhů a patří k nejdiverzifikovanějším liniím celé čeledi. Druhová diverzita trichaliních rodů v oblasti Indo-Australského souostroví a severního okraje Australského kontinentu je velmi málo studovaná a vzájemné vztahy mezi klíčovými liniemi donedávna zůstávaly nejisté. V této práci se zaměřuji na stanovení robustní fylogeneze studované skupiny s použitím kombinace molekulárních a morfologických dat; doložil jsem opakovaný vznik některých fenotypických znaků, které byly dříve používány v klasifikaci založené na morfologii. Dále v práci diskutuji kompatibilitu morfologického a molekulárního fylogenetického signálu a zaměřuji se na stanovení druhové diverzity s použitím algoritmické druhové delimitace, popisem nových druhů a distribucí rodu Schizotrichalus, který byl poprvé dostupný pro sekvenaci DNA. Nová data indikují dávné štěpení mezi novoguinejskými a moluckými taxony a navrhují tak umístění ancestrálních linií do oblasti západní části Nové Guiney a ostrovů blízkých severnímu okraji Australské tektonické desky. Fylogenetické hypotézy založené na kompatibilitě obou přístupů poskytují robustnější závěry u složitých vztahů ve skupinách s vysokou mírou homoplázií v morfologickém signálu.

Keywords

fylogeneze, morfologie, molekulární data, druhová delimitace, trichaliní rody, taxonomie

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 8. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 9. 2019

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Rigorózní řízení / obor:
Biologie / Zoologie