SPP 1174:  Deep Metazoan Phylogeny

• Subject Area: Biology
• Term: from 2005 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5472147

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Das Schwerpunktprogramm „Deep Metazoan Phylogeny“ (SPP 1174) führte in einem inhaltlich koordiniertem Forschungsnetzwerk Spezialisten für vergleichende Morphologie, molekulare Phylogenetik und Informatik zusammen, um einerseits die Ursachen von Widersprüchen in Publikationen aufzuklären sowie neue Daten zur Stammesgeschichte der Tiere zu gewinnen. Einige der wesentlichen Fragen zur Stammesgeschichte waren: Welche Tiergruppe steht der Wurzel des Stammbaums am nächsten und repräsentiert die urtümlichste noch lebende Tierform? Sind die Coelomata monophyletisch, ist die neue Gruppierung der Protostomia in Ecdysozoa und Lophotrochozoa mit guten Daten zu belegen? Gehören die Pogonophora, Echiura, Sipuncula und Myzostomida zu den Annelida? Woher stammen die Myriapoda und Hexapoda? Fragen zur Methodik waren: Wie bewertet man Datenqualität in der molekularen Phylogenetik? Enstehen fehler nicht nur durch ungenügende Stichproben und unzureichende Modelle, sondern auch durch inherente systematische Fehler der verwendeten Algorithmen? Im Verlauf des Schwerpunktprogramms entstanden auch neue Sequenziertechnologien für Genomik, deren Potential erschlossen werden sollte. Ergebnisse: Die ursprüngliche Vorstellung, dass die Nutzung größerer Alinierungen das Signal-Rauschen-Verhältnis verbessert, hat sich nur teilweise bestätigt. Mit Simulationsstudien wurde entdeckt, dass es systematische Fehler gibt, die auch bei großen Datenmengen und verringertem Rauschen in den Daten Ergebnisse verfälschen. Ursachen sind die Heterogeneität von Astlängen und die Anhäufung von Plesiomorphien. Neue morphologische Entdeckungen nähren Zweifel an der molekular begründeten Dichotomie Ecdysozoa – Lophotrochozoa, mit konventionell analysierten molekularen Daten wird diese Gruppierung jedoch gestützt. Es konnten zahlreiche gut abgesicherte Ergebnisse erzielt werden. Beispiele: Die Zugehörigkeit „exotischer Würmer“ (Echiurida, Myzostomida u.a.) zu den Annelida, die Monophylie der Mandibulata, die Phylogenie innerhalb der Hexapoda. Die Ergebnisse des SPP „Deep Metazoan Phylogeny“ haben weltweit große Aufmerksamkeit erhalten, vor allem durch die hohe Qualität großer Datensätze und wegen neuartiger, komplexer Datenanalysen. Es ist eine neue Generation von sehr gut ausgebildeten Systematikern entstanden, von denen viele bereits Anschlussstellen gefunden haben. Die Integration morphologischer und molekularer Daten gelang nicht, da die morphologische Datenmatrix unvollständig blieb (zu wenig beteiligte Projekte), und das für die Integration in der 3. Förderphase vorgesehene Teilprojekt nicht bewilligt wurde.

Publications

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• Phylogeny and mitochondrial gene order variation in Lophotrochozoa in the light of new mitogenomic data from Nemertea. BMC Genomics, Vol. 10. 2009: 364.
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• Improved phylogenomic taxon sampling noticeably affects nonbilaterian relationships. Molecular Biology and Evolution, Vol. 27. 2010, Issue 9, pp. 1983-1987.
  Pick K.S., Philippe H., Schreiber F., Erpenbeck D., Jackson D.J., Wrede P., Wiens M., Alié A., Morgenstern B., Manuel M., Wörheide G.
  
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  Richter S., Loesel R., Purschke G., Schmidt-Rhaesa A., Scholtz G., Stach T., Vogt L., Wanninger A., Brenneis G., Döring C., Faller S., Fritsch M., Grobe P., Heuer C.M., Kaul S., Møller O.S., Müller C., Rieger V., Rothe B.H., Stegner M.E.J., Harzsch S.
  
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  Struck T, Paul C, Hill N, Hartmann S, Hösel C, Kube M, Lieb B, Meyer A, Tiedemann R, Purschke G, Bleidorn C.
  
• Top-Level Categories of Constitutively Organized Material Entities - Suggestions for a Formal Top-Level Ontology. PLoS One, Vol. 6.2011, Issue 4: e18794.
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• Isolation of hox cluster genes from insects reveals an accelerated sequence evolution rate. PLoS ONE, Vol. 7. 2012: e34682.
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• A comprehensive analysis of bilaterian mitochondrial genomes and phylogeny. Molecular Phylogenetics and Evolution, Vol. 69. 2013, Issue 2, pp. 352–364.
  Bernt M., Bleidorn C., Braband A., Dambach J., Donath A., Fritzsche G., Hadrys H., Jühlinge F., Meusemann K., Middendorf M., Misof B., Perseke M., Podsiadlowski L., Von Reumont B., Schierwater B., Schlegel M., Schrödl M., Simon S., Stadler P.F., Stöger I., Struck T.
  
• At the limits of a successful bauplan – 3D microanatomy and evolution of Helminthope (Mollusca: Heterobranchia), the most worm-like gastropod. Frontiers in Zoology, Vol. 10. 2013: 37.
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• Genetic aspects of mitochondrial genome evolution. Molecular Phylogenetics and Evolution, Vol. 69. 2013, Issue 2, pp. 328–338.
  Bernt, M., A. Braband, B. Schierwater, P. F. Stadler
  
• Deep Metazoan Phylogeny: the backbone of the tree of life. 2014, xxv, 736 pages, ISBN 978-3-11-027752-4.
  Wägele, J.W:, Bartolomaeus, T.