 |
The evolution of Dysderoidea (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea): biogeographic and molecular phylogenetic study of the superfamily.
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
106241 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Szűts, Tamás |
| Title in Hungarian |
A fojtópókfélék (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea) evolúciója: a családsorozat állatföldrajzi kutatása molekuláris rendszertani szemszögből |
| Title in English |
The evolution of Dysderoidea (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea): biogeographic and molecular phylogenetic study of the superfamily. |
| Keywords in Hungarian |
Rendszertan, molekuláris filogenetika, biogeográfia, molekuláris óra, Gondvána, Új-Zéland, Mediterrán |
| Keywords in English |
Systematics, molecular phylogeny, biogeography, molecular clock, Gondwana, New-Zealand, Mediterranean |
| Discipline |
| Animal behaviour, behavioural ecology (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Zoogeography |
|
| Panel |
Ecology and evolution |
| Department or equivalent |
Institute of Biology (University of Sopron) |
| Starting date |
2013-01-01 |
| Closing date |
2015-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
7.776 |
| FTE (full time equivalent) |
2.10 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A kutatás összefoglalója szakemberek számára:
A pókok a legjobb biogeográfiai modellek közé tartoznak, mivel kizárólag szárazföldiek, nehezen jutnak át széles vízi akadályokon és a legrégebbi szárazföldi ízeltlábúak közé tartoznak. Közülük is a fojtópókfélék alkalmasak leginkább egy ilyen kutatáshoz, mivel az egyik legjobban definiált csoportként jelenleg a legintenzívebben kutatott pókok közé tartoznak. A kutatási program keretében a rekonstruálom a család molekuláris filogenetikai fáját öt különböző mutációs rátájú gént (16S, 18S, 28S, COI, H3) használva. Az összesen mintegy 100 végágat tartalmazó mátrixot maximum likelihood, parszimónia és Bayesian módszerrel is megvizsgálom. Az így kapott eredményen fosszíliákkal kalibrált molekuláris óra segítségével a különböző monofiletikus csoportok korát meghatározom, hogy a gyors lefolyású fajképződéseket, diverzifikációkat felfedjem. Két ilyen eseményt szeretnék jobban is megvizsgálni: a mediterrán fojtópókokat, illetve az új-zélandi orsolobidákat. Amint ezen események mozgatórugóit megértjük két földtörténeti esemény (Gonvána feldarabolódása, Új-Zéland betelepülése) lehetséges forgatókönyvei közül kiválaszthatom a legvalószínűbbet.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A tervezett kutatás alapvetően a következő kérdésekre keresi a választ:
1.) Milyen rokonsági kapcsolatrendszer figyelhető meg a családsorozaton belül?
2) Milyen evolúciós események vezettek a családok jelenlegi elterjedési mintázataihoz? [Gnómpókok (Oonopidae) és darócpókok (Segestriidae) – világszerte, fojtópókok (Dysderidae) – Közép-Európa és a Mediterráneum, óriás gnómpókok (Orsolobidae) – Dél-Amerika, Afrika, Ausztrália és Új-Zéland]
3) Miért elterjedtebbek egyes családok (Oonopidae, Segestriidae), mint mások (Dysderidae, Orsolobidae)? Miért korlátozódik a fojtópókok családja (Dysderidae) jóval kisebb előfordulási területre, mint a darócpókoké (Segestriidae)?
4) Miért nem fordul elő a déli elterjedésű Orsolobidae család
5) Mi vezetett az óriás gnómpókok új-zélandi hatalmas radiációjához, mely miatt a család több, mint fele azon a viszonlag apró szigeten él?
6) Melyik Gondvána feldarabolódási forgatókönyvet támasztja alá a rekonstruált törzsfa?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az összegyűjtött adatmennyiség (DNS szekvenciák, előfordulási adatok, voucherek adatai) az analízisek sikerétől avagy sikertelenségétől függetlenül, nagymértékben fogja gyarapítani a családsorozatról rendelkezésre álló adatainkat. Amint a törzsfa elkészült akár morfológiai jellegeket is követni lehet rajta, megtudva vajon a kétféle adathalmaz egymást erősíti avagy egymásnak ellentmondanak e? Ahogy rendszerezés alapjait jelentő monofiletikus csoportokat felfedeztük és kielemeztük, a datált törzsfa alapján evolúciós léptékű események tesztelését végezhetjük el. Ilyenek például a Gonvána feldarabolódása és Új-Zéland betelepülése. A taxonok széles skálája többek között az óriás gnómpókokról való taxonómiai ismereteink kiterjesztésére is alkalmasak.
A kutatás valószínűleg széleskörű nemzetközi érdeklődésre tarthat számot. Az előzetes eredményeket a nemzetközi konferencián bemutatva (Szűts et al. 2010) sikeres előadást tartottam, illetve Charles Griswold és Miquel Arnedo professzorok jövőbeli együttműködést ajánlottak fel.
Egy nagyléptékű nemzetközi project (50 kutató 35 országból), a Bolygószintű Biodiverzitás Kutatás [Planetary Biodiversity Inventory] a gnómpókok (Oonopidae), teljeskörű feldolgozását tűzte ki célul. Ezek a pókok a fojtópókok családsorozatába tartoznak, legközelebbi rokonaiknak az Orsolobidae család tagjai számítanak, melyek kutatásaim egyik középpontjában állnak (Platnick et al 1991, versus Michalik 2010).
Mivel külsős együttműködőként tagja vagyok ennek a kutatóközösségnek, az eredményeimet késedelem nélkül megoszthatom a legszűkebb ugyanakkor népes szakértő közönséggel, mely számos tudományos idézettséget, illetve széleskörű további nemzetközi együttműködések lehetőségét nyújtja.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A pókokat mindenki ismeri, bár a legtöbb emberben félelmet keltenek. Azt azonban kevesen tudják, hogy szinte kizárólag szárazföldiek, nehezen jutnak át széles vízi akadályokon és a legrégebbi szárazföldi ízeltlábúak közé tartoznak. Ezért, ha a kontinenseken kialakult élővilágra ható evolúciós eseményeket szeretnénk vizsgálni, a pókok az egyik legkézenfekvőbb csoport (hasonlóan jó organizmusok pl. a csigák és a talajlakó állatok, mint pl. atkák, giliszták). A vizsgálataim során egy pókcsoport vizsgálatával szeretnék néhány, fontosabbnak tartott evolúciós eseményt feltárni. A pókcsoportot úgy választottam meg, hogy az elterjedés és a fajszám megfelelően változatos legyen, ugyanakkor a csoport jól felismerhető és kezelhető nagyságú legyen. Először a rokonsági kapcsolatokat tárom fel, majd meghatározom az egyes csoportok korát, felfedve azokat a fajképződési eseményeket. Ezeket diverzifikációnak, vagy radiációnak nevezzük. Két ilyen eseményt szeretnék jobban is megvizsgálni: a mediterráneumi illetve az új-zélandi fajképződéseket. Amint ezen események mozgatórugóit megértjük úgy nagyobb földtörténeti események geográfiai forgatókönyvei közül kiválaszthatom a biológialiag legvalószínűbbet.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Spiders are among the best biogeographic model organisms to study evolutionary history of continents, as they are exclusively terrestrial, have limited dispersal abilities over extensive water barriers and belong to the oldest arthropod lineages on land. Among spiders Dysderoidea is fitting the best for such a biogoegraphic study as it is well established and it is currently intensively studied. During this project I will reconstruct the superfamily’s molecular phylogenetic tree using 5 genes (16S, 18S, 28S, COI, H3) with different mutation rates, to obtain a well supported tree. In total 100 terminals will be analyzed with maximum likelihood, parsimony and in Bayesian framework. On the tree obtained, fossil-calibrated molecular clock will be used, to date the different clades, and discover quick radiations: diversification events. Two major diversification events will be studied further: the dysderid speciations in the Mediterranean and the orsolibids of New Zealand. Once the structure of these events understood the results will be used to test a number of alternative scenarios for two historical geographic event: the Gonwana break-up and origin of the New Zealand terrestrial fauna.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
I would like to study the evolution of the superfamily Dysderoidea in a biogeographic context by addressing the following questions:
1) What are the relevant relationships within the superfamily?
2) What evolutionary events led to the current distribution of taxa?
3) Why are certain families more widespread than others? Why is a large family (Dysderidae) restricted to a smaller geographical range, whereas a small family (Segestriidae) occurs worldwide?
4) Why is an austral family (Orsolobidae) missing from Madagascar, but present in Eastern Africa?
5) What led to the diversification of New Zealand orsolobids, where over half of the species occur?
6) Which Gondwana break-up scenario is supported by the reconstructed phylogeny?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The gathered data (sequences, distribution data, voucher information), regardless of the outcome of the analyses, will significantly improve our knowledge on these taxa. Once the tree obtained, morphological characters could be mapped to see if the two kinds of data agree or conflict. As supported clades are recovered and explored, the dated phylogenies will allow us to test various evolutionary events, such as the Gondwana break-up, New Zealand’s colonization scenarios. The wide selection of taxa also allows us to refine our current taxonomic knowledge about the giant goblin spiders.
The project would most likely pique a great international interest. The preliminary analysis has been already presented to the international scientific community (Szűts et al. 2010) with great success resulting in future collaboration with Professor Charles Griswold and Professor Miquel Arnedo.
A large scale (50 investigators from over 35 countries) Planetary Biodiversity Inventory program is running for goblin spiders (Oonopidae), aiming to describe all species. These spiders also belong to Dysderoidea, and are believed to be related to Orsolobidae (Platnick et al 1991, versus Michalik 2010), which are the main focus of my study.
As I am a collaborating investigator to this international program, during the whole study, I could present my results immediately to a group of specialists to generate discussions, which resulting in numerous scientific citations and also offers a wide array of international cooperation.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Spiders are well known, but probably even more feared. Few know they are almost exclusively terrestrial, hardly manage to cross wide aquatic barriers and are the oldest arthropod group on land. Therefore if we want to study the evolutionary forces of continental faunas, spiders are among the best models we could choose (similarly good choices would have been mollusks and other soil animals as the mites and earthworms). During my research, I’d like to study some major evolutionary events. I have chosen a spider group in which the number of the species varies and the group is easy to handle and recognize. Firstly I will infer the phylogenetic relationships, then I will estimate the groups age, discovering the fast diversification events. Two major diversifications would be in my research focus: the Mediterranean and the New-Zealand.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
