Systematizing morphology : a total evidence approach to ditrysian phylogenetics (Lepidoptera)

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0496-0
Title: Systematizing morphology : a total evidence approach to ditrysian phylogenetics (Lepidoptera)
Author: Heikkilä, Maria
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences
Luonnontieteellinen keskusmuseo
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-12-19
Language: en
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0496-0
http://hdl.handle.net/10138/144235
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Lepidoptera (butterflies and moths) are one of the most diverse and species-rich groups of organisms. Currently, the number of described species is close to 160.000, but it is estimated that the true number of species could be as high as half a million. Nearly 99% of all Lepidoptera belong to the more advanced subclade Ditrysia. The focus of this thesis is the evolutionary history of the enormous ditrysian clade. The relatedness between the 30 ditrysian superfamilies has been a mystery that has only recently begun to unfold. The aim of the thesis is to find new information on the evolutionary relationships between these superfamilies, and within two of the largest of them, Gelechioidea and Papilionoidea, both with over 18.000 described species. Evidence on the evolutionary relationships is sought from both morphological and genetic data. The morphological datasets are based on characters coded from larval, pupal and adult stages, and are thus far the largest in terms of the number of coded characters and of the number of exemplar species. In the analyses of chapters II-IV, morphological data are combined to molecular data from eight gene regions sequenced from corresponding species or genera. Morphological characters supporting phylogenetic affinities are discussed in detail. Characters described in the articles of this thesis can be used in the identification of extant and fossil taxa, and in future studies focusing on the evolution of specific morphological traits. Chapter I elucidates the evolutionary affinities of the mysterious family Lypusidae, the phylogenetic position of which has not been known. It is demonstrated that this family belongs within the megadiverse superfamily Gelechioidea. Chapter II focuses on the phylogenetic relationships between the families of the superfamily Papilionoidea (Papilionidae, Pieridae, Nymphalidae, Lycaenidae, Riodinidae, Hesperiidae and Hedylidae). The results show that the traditional concept of butterflies, i.e. including only the first five above-mentioned families is paraphyletic. Hesperiidae and Hedylidae are sister-groups and are internested within the rest of the butterflies. A divergence time analysis indicates that this superfamily originated in the Cretaceous and diversified in the Tertiary. Chapter III explores the evolutionary relationships within one of the largest but least studied groups of Lepidoptera, Gelechioidea. Based on the results, a new classification into 16 families is proposed. The aim of chapter IV is to find morphological evidence on the relationships between the ditrysian superfamilies. Several morphological characters claimed to define subgroups of Ditrysia are tested. New characters supporting evolutionary affinities of clades are described and discussed. By combining morphological and sequence data, some taxa that have been unstable in analyses based on either type of data only, find a stable position, e.g. Epipyropiidae and Cyclotornidae, Urodidoidea + Schreckensteinioidea.Fylogenetiikka selvittää eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita ja polveutumishistoriaa tutkimalla niiden geeniperimässä, rakenteessa ja biologiassa (esimerkiksi käyttäytymisessä) olevia viitteitä yhteisestä esi-isästä. Samankaltaisuudet saattavat olla yhteiseltä esi-isältä perittyjä ominaisuuksia ja kertoa jopa miljoonien vuosien takaisesta läheisestä sukulaisuudesta ennen kuin sukulinjat ovat alkaneet eriytyä toisistaan. Väitöskirjatyöni tarkoitus on selvittää maailman yhden monimuotoisimman eliöryhmän, perhosten, evoluutiohistoriaa erityisesti rakennetutkimuksen avulla. Viime vuosina useat tutkimukset ovat keskittyneet tutkimaan perhosten sukulaisuussuhteita DNA-menetelmin. Väitöskirjassani verrattaan ensimmäistä kertaa perhosten rakennetta systemaattisesti läpi lähes kaikkien perhosyläheimojen ja pyritään löytämään rakenteita, jotka osoittavat tiettyjen perhosyläheimojen polveutuvan yhteisestä esi-isästä. Tuntomerkkejä on kerätty toukka-, kotelo- sekä aikuisvaiheiden (koiras ja naaras) perhosista. Kolmessa tutkimuksessa yhdistetään laaja rakennetuntomerkkiaineisto kahdeksasta geenistä saatuun aineistoon. Maailman perhosista lähes 99 % kuuluu Ditrysia-perhosten sukuhaaraan. Rakenteen perusteella Ditrysia-perhoset on pääosin pystytty jakamaan noin 30 yläheimoon, mutta yläheimojen sukulaisuussuhteet ovat olleet suurimmaksi osaksi tuntemattomia. Myös usean yläheimon sisäiset sukulaisuussuhteet ovat olleet varsin epäselvät. Väitöskirjan neljäs artikkeli pureutuu erityisesti tähän suureen perhosryhmään kuuluvien yläheimojen välisten sukulaisuussuhteiden selvittämiseen. Väitöskirjan ensimmäisessä tutkimuksessa on selvitetty salaperäisen Lypusidae-heimon sijoittumista perhosten sukupuuhun. Aiemmin ei ole pystytty luotettavasti osoittamaan heimon sukulaisuutta muihin perhosiin, mutta rakennetuntomerkkien perusteella selvisi, että heimo kuuluu valtavaan jäytäjäkoimaisten perhosten yläheimoon (Gelechioidea). Kaksi väitöskirjan artikkelia keskittyy selvittämään kahden suurimman perhosyläheimon (päiväperhoset, Papilionoidea ja jäytäjäkoimaiset perhoset, Gelechioidea) sisäisiä sukulaisuussuhteita. Päiväperhostutkimuksessa arvioidaan myös päiväperhossukulinjojen eriytymisajankohtia ja lajiutumisnopeutta. Jälkimmäinen tutkimus auttaa selkiyttämään Gelechioidea-perhosten luokittelua ja tulosten perusteella ehdotamme yläheimon jakoa 16 heimoon. Väitöskirjan tutkimusten yhteydessä kerättyä rakennetuntomerkkiaineistoa voidaan jatkossa käyttää mm. määrityskaavoissa, fossiilien määrittämisessä sekä perhosten rakenteiden evoluution tutkimisessa.
Subject: biologia
systematiikka
fylogenetiikka
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
systemat.pdf 1.103Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record