Pancrustacea

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Pancrustacea
Cancer pagurusSchwalbenschwanz Raupe01
Cancer pagurus (Crustacea) e Papilio machaon (Hexapoda)
Classificazione scientifica
Dominio Eukaryota
Regno Animalia
Sottoregno Eumetazoa
Phylum Arthropoda
(clade) Pancrustacea
Zrzavý & Štys, 1997
Subphyla

Pancrustacea è un clade comprendente tutti i Crostacei e gli Esapodi[1]. Tale raggruppamento è contrario all'ipotesi Atelocerata, secondo la quale Myriapoda e Hexapoda sarebbero sister taxa, con i Crostacei relazionati in seconda istanza a quest'ultimi. Dal 2010 il taxon Pancrustacea è pressoché universalmente accettato[2]. I Pancrustacea vengono anche denominati Tetraconata, in riferimento agli ommatidi quadrati di molti dei loro membri[3]. Quest'ultima denominazione è preferita da alcuni scienziati poiché evita l'utilizzo del prefisso "pan-", che indicherebbe propriamente un crown group con tutti i relativi stem groups[4].
La monofilia dei Pancrustacea è supportata da svariate analisi molecolari[5][6][7][8][9], nella gran parte delle quali il subphylum Crustacea è parafiletico in relazione agli insetti (ciò equivale a dire che gli insetti sono derivati da antenati crostacei). Il supporto per questo clade proviene da dati molecolari e morfologici. I primi consistono in comparazioni di geni relativi ad rRNA, oltre all'analisi di geni, sia nucleari che mitocondriali, codificanti proteine. I secondi poggiano sull’ultrastruttura del sistema nervoso (struttura del cervello, formazione dei neuroblasti e assogenesi guidata da neuroni pionieri), sul sistema visivo (struttura degli ommatidi e nervi ottici) e sui processi di sviluppo (segmentazione)[10][11][12].

Regier et al. 2010

Lo studio di geni nucleari effettuato da Regier et al. nel 2010 supporta con forza il raggruppamento Pancrustacea e quello Mandibulata (Myriapoda + Pancrustacea) rispetto a quello Paradoxopoda (Myriapoda + Chelicerata). Secondo tale studio, i Pancrustacea si dividono in quattro linee: Oligostraca (Ostracoda, Mystacocarida, Branchiura, Pentastomida), Vericrustacea (Malacostraca, Thecostraca, Copepoda, Branchiopoda), Xenocarida (Cephalocarida, Remipedia) e Hexapoda, con gli Xenocarida sister-group degli Hexapoda[5]. I nuovi cladi proposti da Regier et al. sono i seguenti:

1. Vericrustacea ("veri crostacei") — Branchiopoda, Copepoda, Malacostraca, Thecostraca;

2. Multicrustacea ("crostacei numerosi") — Copepoda, Malacostraca, Thecostraca;

3. Communostraca ("comuni crostacei con carapace") — Malacostraca, Thecostraca;

4. Miracrustacea ("crostacei sorprendenti") — Cephalocarida, Remipedia, Hexapoda;

5. Xenocarida ("strano gambero") — Cephalocarida, Remipedia.

I successivi studi molecolari hanno smentito tutti i cladi elencati, eccetto quello dei Multicrustacea.

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Myriapoda


Pancrustacea
Oligostraca
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Ostracoda


Ichthyostraca
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Branchiura


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Pentastomida



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Mystacocarida



Altocrustacea
Vericrustacea
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Branchiopoda


Multicrustacea
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Copepod


Communostraca
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Thecostraca


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Malacostraca





Miracrustacea
Xenocarida
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Remipedia


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Cephalocarida



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Hexapoda







Von Reumont et al. 2012

Lo studio molecolare di Von Reumont et al. del 2012 mette in dubbio la monofilia dei Vericrustacea presentando quattro cladogrammi che scorporano tale raggruppamento (di seguito l’albero consenso). In ognuno di essi i Remipedia sono sister-group degli Hexapoda e a loro volta i Branchiopoda sono sister-group dei precedenti Remipedia + Hexapoda. I dati di Von Reumont suggeriscono che i Branchiopoda siano maggiormente imparentati ad Hexapoda + Remipedia piuttosto che ai Multicrustacea. A partire da una tale filogenesi propongono il seguente scenario evolutivo per Branchiopoda, Remipedia e Hexapoda: sotto la pressione selettiva di pesci predatori, i loro comuni antenati si sarebbero portati nella zona litorale, in seguito gli antenati dei Branchiopoda avrebbero migrato verso habitat effimeri d'acqua dolce, quelli dei Remipedia verso grotte anchialine, gli Esapodi avrebbero occupato le terre emerse[13].

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Pancrustacea
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Ostracoda


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Copepoda


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Thecostraca


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Malacostraca




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Hexapoda


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Remipedia



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Branchiopoda




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Chelicerata




Jondeung et al. 2012

Un ulteriore studio del genoma mitocondriale effettuato nel 2012 da Jondeung et al. supporta fortemente la monofilia dei Pancrustacea. Colloca inoltre Malacostraca + Entomostraca e Branchiopoda come sister-group degli Hexapoda, e Cirripedia + Remipedia come linea basale dei Pancrustacea[14].


Oakley et al. 2013

Nel 2013 Oakley et al., combinando studi di morfologia (incluse forme fossili) e dati molecolari (EST, mtDNA, ntDNA, rRNA) ottengono un valido supporto per tre cladi di Pancrustacei: Oligostraca (Ostracoda, Mystacocarida, Branchiura, Pentastomida), Multicrustacea (Copepoda, Thecostraca, Malacostraca) e un clade che denominano Allotriocarida (Branchiopoda, Cephalocarida, Remipedia, Hexapoda), oltre a supportare la monofilia degli Ostracoda. All'interno dei Multicrustacea emerge un clade che definiscono Hexanauplia: Thecostraca + Copepoda. Le relazioni all'interno degli Allotriocarida restano incerte: il sister taxon degli Hexapoda sarebbe dato dai Remipedia o dal clade Branchiopoda + Cephalocarida, con la prima ipotesi più probabile secondo gli autori[15]. I nuovi cladi proposti da Oakley et al. sono i seguenti:

1. Hexanauplia (in riferimento ai sei ("hexa-") stadi naupliari) — Copepoda, Thecostraca;

2. Allotriocarida ("allotrios" sta per "strano", "carida" per "gambero") — Cephalocarida, Branchiopoda, Remipedia, Hexapoda.

Nota: il raggruppamento Allotriocarida era già stato proposto nel 2005 da Regier et al., tuttavia le relazioni all'interno del gruppo erano diverse e al clade non venne assegnato alcun nome.

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Chelicerata


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Myriapoda


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Pancrustacea
Oligostraca
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Ostracoda


Ichthyostraca
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Mystacocarida


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Pentastomida


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Branchiura





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Multicrustacea
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Malacostraca


Hexanauplia
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Copepoda


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Thecostraca




Allotriocarida
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Cephalocarida


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Branchiopoda



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Remipedia


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Hexapoda









Rota-Stabelli et al. 2013

Nel 2013 Rota-Stabelli et al. utilizzando il dataset formato da 62 geni codificanti messo a punto nel 2010 da Regier et al. si pongono l’obiettivo di fornire un ulteriore contributo allo studio delle relazioni interne al clade Pancrustacea. Tale dataset contribuisce a fornire un albero nucleotidico ben supportato, mentre vale il contrario per il corrispondente albero amminoacidico. L’analisi tecnica del modello dimostra che l’incongruenza osservabile tra i due alberi è da ricondursi a sostituzioni tra famiglie di codoni sinonimi, specialmente della serina (TGN e AGY). Le diverse linee di Artropodi mostrano bias differenti nell’utilizzo di codoni sinonimi di serina, arginina e leucina. In particolare il bias legato alla serina è correlato alla topologia dell’albero nucleotidico ma non a quello amminoacidico. Gli autori suggeriscono che un codon-usage-bias sinonimo parallelo, parzialmente guidato da errore composizionale, colpisca la topologia nucleotidica.
Dal momento che le sostituzioni tra famiglie sinonime di codoni della serina possono avvenire utilizzando come intermediari la treonina o la cisteina, anche il dataset amminoacidico dovrebbe essere soggetto al codon-usage-bias serinico. L’analisi dimostra che la strategia basata sul Dayhoff recoding può risolvere parzialmente gli effetti negativi di tale bias. Tuttavia, sebbene gli amminoacidi forniscano un’ipotesi alternativa delle relazioni presenti all’interno dei Pancrustacea, né la versione nucleotidica né quella amminoacidica del dataset sembrano fornire un’informazione filogenetica sufficientemente robusta da risolvere le relazioni intragruppo, che sono dunque da considerarsi ancora irrisolte. Gli attuali risultati suggeriscono che la topologia amminoacidica dei Pancrustacea sia potenzialmente più credibile rispetto a quella nucleotidica, dal momento che sembra essere esente da alcuni bias associati alle famiglie di codoni sinonimi. La maggior parte delle analisi basate su sequenze amminoacidiche portano ad un gruppo composto da Branchiopoda, Remipedia, Copepoda e Hexapoda (gruppo A). Usando il miglior modello amminoacidico, CATGTR, anche i Cephalocarida risultano inclusi in tale gruppo. Inoltre il gruppo A (indipendentemente dalla presenza o assenza dei Cephalocarida) risulta sempre sister-group di un clade formato da Malacostraca, Oligostraca e Thecostraca (gruppo B)[16].
Di seguito è riportato l’albero derivante dal Dayhoff recoding.

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Pancrustacea
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Hexapoda


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Branchiopoda


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Remipedia


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Copepoda



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Thecostraca


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Malacostraca



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Oligostraca



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Cefalocaridia




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Chelicerata




Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ J. Zrzavý & P. Štys (1997). "The basic body plan of arthropods: insights from evolutionary morphology and developmental biology". Journal of Evolutionary Biology 10 (3): 353–367. doi:10.1007/s000360050029.
  2. ^ Omar Rota-Stabelli, Ehsan Kayal, Dianne Gleeson, Jennifer Daub, Jeffrey L. Boore, Maximilian J. Telford, Davide Pisani, Mark Blaxter & Dennis V. Lavrov (2010). "Ecdysozoan Mitogenomics: Evidence for a Common Origin of the Legged Invertebrates, the Panarthropoda". Genome Biology and Evolution 2: 425–440. doi:10.1093/gbe/evq030.
  3. ^ W. Dohle (2001). "Are the insects terrestrial crustaceans? A discussion of some new facts and arguments and the proposal of the proper name 'Tetraconata' for the monophyletic unit Crustacea+Hexapoda". Annales de la Société Entomologique de France 37 (1–2): 85–103.
  4. ^ Stefan Richter, Ole S. Møller & Christian S. Wirkner (2009). "Advances in Crustacean Phylogenetics". Arthropod Systematics & Phylogeny 67 (2): 275–286.
  5. ^ a b J. C. Regier, J. W. Shultz, R. E. Kambic (2005). "Pancrustacean phylogeny: hexapods are terrestrial crustaceans and maxillopods are not monophyletic". Proceedings of the Royal Society B 272 (1561): 395–401. doi:10.1098/rspb.2004.2917. PMC 1634985.
  6. ^ Jerome C. Regier, Jeffrey W. Shultz, Andreas Zwick, April Hussey, Bernard Ball, Regina Wetzer, Joel W. Martin & Clifford W. Cunningham (2010). "Arthropod relationships revealed by phylogenomic analysis of nuclear protein-coding sequences". Nature 463 (7284): 1079–1083.doi:10.1038/nature08742. PMID 20147900.
  7. ^ Jeffrey W. Shultz & Jerome C. Regier (2000). "Phylogenetic analysis of arthropods using two nuclear protein-encoding genes supports a crustacean + hexapod clade" (PDF). Proceedings of the Royal Society B 267 (1447): 1011–1019. doi:10.1098/rspb.2000.1104. PMC 1690640.PMID 10874751.
  8. ^ Gonzalo Giribet & Carles Ribera (2000). "A review of arthropod phylogeny: new data based on ribosomal DNA sequences and direct character optimization". Cladistics 16 (2): 204–231.doi:10.1111/j.1096-0031.2000.tb00353.x.
  9. ^ Francesco Nardi, Giacomo Spinsanti, Jeffrey L. Boore, Antonio Carapelli, Romano Dallai & Francesco Frati (2003). "Hexapod origins: monophyletic or paraphyletic?" (PDF). Science 299(5614): 1887–1889. doi:10.1126/science.1078607. PMID 12649480.
  10. ^ Stefan Richter (2002). "The Tetraconata concept: hexapod-crustacean relationships and the phylogeny of Crustacea". Organisms Diversity & Evolution 2 (3): 217–237. doi:10.1078/1439-6092-00048.
  11. ^ Casey W. Dunn, Andreas Hejnol, David Q. Matus, Kevin Pang, William E. Browne, Stephen A. Smith, Elaine Seaver, Greg W. Rouse, Matthias Obst, Gregory D. Edgecombe, Martin V. Sørensen, Steven H. D. Haddock, Andreas Schmidt-Rhaesa, Akiko Okusu, Reinhardt Møbjerg Kristensen, Ward C. Wheeler, Mark Q. Martindale & Gonzalo Giribet (2008). "Broad phylogenomic sampling improves resolution of the animal tree of life". Nature 452 (10): 745–749.doi:10.1038/nature06614. PMID 18322464.
  12. ^ Gullan P. J., Cranston P. S. The Insects - An Outline of Entomology. Third Edition. California, USA: Blackwell Publishing Ltd, 2005.
  13. ^ Bjoern M. von Reumont, Ronald A. Jenner, Matthew A. Wills, Emiliano Dell'Ampio, Günther Pass, Ingo Ebersberger, Benjamin Meyer, Stefan Koenemann, Thomas M. Iliffe, Alexandros Stamatakis, Oliver Niehuis, Karen Meusemann & Bernhard Misof (2012). "Pancrustacean phylogeny in the light of new phylogenomic data: support for Remipedia as the possible sister group of Hexapoda". Molecular Biology and Evolution 29 (3): 1031–1045.doi:10.1093/molbev/msr270. PMID 22049065.
  14. ^ Amnuay Jondeung, Wirangrong Karinthanyakit, Jitlada Kaewkhumsan (2012). "The complete mitochondrial genome of the black mud crab, Scylla serrata (Crustacea: Brachyura: Portunidae) and its phylogenetic position among (pan)crustaceans". Molecular Biology Reports 39 (12): 10921–10937. doi:10.1007/s11033-012-1992-2.
  15. ^ Todd H. Oakley, Joanna M. Wolfe, Annie R. Lindgren and Alexander K. Zaharoff (2013). "Phylotranscriptomics to bring the understudied into the fold: monophyletic ostracoda, fossil placement, and pancrustacean phylogeny". Molecular Biology and Evolution 30 (1): 215–233.doi:10.1093/molbev/mss216. PMID 22977117.
  16. ^ Omar Rota-Stabelli, Nicolas Lartillot, Hervé Philippe, Davide Pisani (2013). “Serine Codon-Usage Bias in Deep Phylogenomics: Pancrustacean Relationships as case study”, Systematic Biology 60 (6): 833-844. doi: 10.1093/sysbio/syr064.
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