A fojtópókfélék (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea) evolúciója: a családsorozat állatföldrajzi kutatása molekuláris rendszertani szemszögből  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
106241
típus PD
Vezető kutató Szűts Tamás
magyar cím A fojtópókfélék (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea) evolúciója: a családsorozat állatföldrajzi kutatása molekuláris rendszertani szemszögből
Angol cím The evolution of Dysderoidea (Araneae: Haplogyne: Dysderoidea): biogeographic and molecular phylogenetic study of the superfamily.
magyar kulcsszavak Rendszertan, molekuláris filogenetika, biogeográfia, molekuláris óra, Gondvána, Új-Zéland, Mediterrán
angol kulcsszavak Systematics, molecular phylogeny, biogeography, molecular clock, Gondwana, New-Zealand, Mediterranean
megadott besorolás
Állati viselkedés, viselkedésökológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)100 %
Ortelius tudományág: Állatföldrajz
zsűri Ökológia és evolúció
Kutatóhely Biológia Intézet (Soproni Egyetem)
projekt kezdete 2013-01-01
projekt vége 2015-12-31
aktuális összeg (MFt) 7.776
FTE (kutatóév egyenérték) 2.10
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
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 adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI 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.
angol összefoglaló
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 NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

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.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Összeségében a 99 példány, 483 szekvenciája állt rendelkezésre (ebből 332 Orsolobidae) ezek génenkénti megoszlása a következő: COI 89 (ebből 69 Orsolobidae) 16S 42 (ebből 28 Orsolobidae) és a négy magi:H3 93 (ebből 65 Orsolobidae) 18S 96 (ebből 65 Orsolobidae) Actin5c 72 (ebből 53 Orsolobidae) és 28S 91 (ebből 61 Orsolobidae). A végső analízishez 66 példány szekvenciája volt alkalmas, ebből 38 volt óriás gnómpók, minden olyan kontinensről Afrika, Új-Zéland, Ausztrália és Dél-Amerika ahol előfordulnak. A 28 külcsoportból 16 a családsorozatból: 10 Oonopidae, 4 Dysderidae 2 Segestriidae, illetve 12 külcsoport pedig a családsorozat esetleges rokainaból. A végleges analízis során kapott fa alapján kijelenthető, hogy Ausztrália kivételével minden egyes kontinens vagy sziget óriásgnómpók faunája monofiletikus eredetű. Mind a család, mind a családsorozat szintén monofiletikus, ami ugyan várható volt, de a robusztus eredmény mindenféleképpen említést érdemel. A kutatás alapján az Orsolobidae család diverzifikációjára feltehetőleg nyolcvanmillió évvel ezelőtt került sor, Új-Zélandon körülbelül 40 millió évvel jelenhettek meg. Éppen ezért az elsüllyedt Új-Zéland állatföldrajzi hipotézist elvetettük, míg a Gondvána feldarabolódás forgatókönyve ami adatainkkal alátámasztást nyert . A családok közötti szorosabb rokonsági kapcsolat az Oonopidae és a Dysderidae között volt, majd ez a csoport az Orsolobidae családdal rokon. A darócpókok (Segestriidae család) ágaztak el a legkorábban.
kutatási eredmények (angolul)
In total 99 specimen’s 483 sequences were become available for the study (among which 332 were orsolobid). The different genes: COI 89 (69 orsolobid) 16S 42 (28 orsolobid) and the four nuclear: H3 93 (65 orsolobid), 18S 96 (65 orsolobid) Actin5c 72 (53 orsolobid) and 28S 91 (61 orsolobid). The final analysis was performed on 66 terminals (38 of which Orsolobidae, representing each continents the family occurs). Among the 28 outgroup taxa 16 were dysderoid (10 Oonopidae, 4 Dysderidae 2 Segestriidae), and 12 outgroup taxa were from other haplogyne families. After the final anlysis, all the continental fauna, except the Australian were found to be monophyletic. Both the family and the family group has been found monophyletic, which was expected but with a surprising robust support. According to our results the diversification of the family took place about 80 million years ago, whereas the diversification of the Nez zealand taxa happened 40 millin years back. In this regard we have concluded to refuse the Drowned New Zealand hypothesis, whereas this confirms the current Gonwana breakup scenario. Among the familes within Dysderoidea, Dysderidae and Oonopidae has been more closely related to eachother, joined by Orsolobidae. Segestriidae was branching the deepest.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=106241
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Ward C. Wheeler, Jonathan A. Coddington, Louise M. Crowley, Dimitar Dimitrov, Pablo Goloboff, Charles E. Griswold, Gustavo Hormiga, Lorenzo Prendini, Martín J. Ramírez, Petra Sierwald, Lina Almeida-Silva, Fernando Álvarez-Padilla, Miquel Arnedo, Ligia R. Benavides Silva, Suresh Benjamin, Jason E. Bond, Cristian J. Grismado, Emile Hasan, Marshal Hedin, Matías Izquierdo, Facundo M. Labarque, Joel Ledford, Lara Lopardo, Wayne Maddison, Jeremy Miller, Luis N. Piacentini, Norman Platnick, Daniele Polotow, Diana Silva-Dávila, Nikolaj Scharff, Tamas Szűts, Darrell Ubick, Cor Vink, Hannah M. Wood, and Junxia Zhang.: The spider tree of life: Phylogeny of Araneae based on target-gene analyses from an extensive taxon sampling., Cladistics, 2017
TAMÁS SZŰTS, BÉLA ZALAI, OLIVIER VILLEPOUX, SASCHA BUCHHOLZ, JÁNOS EICHARDT, EVGENI ZHUKOVETS, PIERRE OGER, CSABA SZINETÁR: On the identity of the Palearctic species of the wolf spider genus Trebacosa (Araneae: Lycosidae), Zootaxa, 2016
Tamás Szűts, Darrell Ubick, Márton Szinetár & Charles Griswold: Cinderella and the Sleeping Beauty: phylogenetic placement of the subfamily Sulsulinae, Abstract of the 29th European Congress of Arachnology, 2015





 

Projekt eseményei

 
2014-03-27 11:16:44
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: SEK Állattani Intézeti Tanszék (Nyugat-magyarországi Egyetem), Új kutatóhely: Biológia Intézet (Nyugat-magyarországi Egyetem).




vissza »