Incongruent phylogenetic hypotheses and character conflicts in morphology : the root and early branches of the hexapodan tree

Before the turn of the millenium the investigation of phylogenetic relationships was revolutionized by two major inputs, the use of molecular sequence data for phylogenetic reconstruction, paralleled by the sophisticatio
Before the turn of the millenium the investigation of phylogenetic relationships was revolutionized by two major inputs, the use of molecular sequence data for phylogenetic reconstruction, paralleled by the sophistication of computer aided reconstruction methods. The ever growing number of data however did not only result in clarifications of open questions, but brought forth a number of new conflicting phylogenetic hypotheses. Sometimes they are wrongly referred to as conflicts between morphological and molecular approaches, which sporadically even culminated in the rejection of the usefulness of one of the two approaches (e.g. Scotland et al 2003). These scientists overlook the great advantage of having two a priori largely independent data sets (Wägele 2001) which in a synthetic way enable the greatest progress in phylogenetic research. However, solely putting data together will not suffice to choose among conflicting hypotheses. The increasing number of conflicts necessitates approaches that go beyond mere data congruence, but searching for the possible reasons of conflicts. In the present paper, problems in the reconstruction of the phylogenetic origin of Hexapoda, as well as of the early branchings within the Hexapoda, will exemplify approaches of critical re-evaluation and testing of data used in morphological data matrices for phylogenetic analyses. The early cladogenetic events of hexapods are especially suited for such a discussion for several reasons. The hexapods, as the most species-rich group of organisms, look back at a long and multi-faceted history of taxonomic and phylogenetic studies, culminating in a number of conflicting hypotheses. Triggered by incongruences with morphological analyses the reconstruction of the hexapodan roots likewise became a hot-spot of molecular research activities during^the last two decades. Furthermore the phylogenetic positions of the oldest lineages branching off within the hexapodan clade, the Diplura, Protura and Collembola, are in particular very difficult to reconstruct. While at least the latter two are well defined by morphological autapomorphies their phylogenetic position could not be reconstructed unambiguously, since their morphology seems highly derived with respect to the hexapodan ground pattern.
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Angestoßen durch molekulare Untersuchungen sind die Verwandtschaftsverhältnisse der Großgruppen der Arthropoden in der letzten Dekade ein Hotspot der phylogenetischen Diskussion geworden. Ein heiß diskutiertes Thema ist 
Angestoßen durch molekulare Untersuchungen sind die Verwandtschaftsverhältnisse der Großgruppen der Arthropoden in der letzten Dekade ein Hotspot der phylogenetischen Diskussion geworden. Ein heiß diskutiertes Thema ist die Frage nach der Monophylie der Insekten. Die in diesem Zusammenhang besonders interessanten „Ur-Insekten“ bilden eine morphologisch sehr heterogene Gruppe von primär flügellosen Insekten. Während die Annahme verwandtschaftlicher Beziehungen der Archaeognatha und Zygentoma zu den Pterygota (Ectognatha) breite Unterstützung finden, gibt es widersprüchliche Hypothesen hinsichtlich der phylogenetischen Stellung der Collembola, Protura und Diplura. Zu heftigen Diskussionen haben die Analysen mitochondrialer Gene durch Nardi et al. (2003) geführt. In den rekonstruierten Bäumen sind die Ectognatha näher verwandt mit Crustaceen als mit Collembolen, wodurch die Hexapoden eine paraphyletische Gruppierung werden. Dieser Befund hat eine Flut von neuen molekularen Untersuchungen ausgelöst und nahezu alle denkbaren Kombinationen der Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Collembola, Protura, Diplura und Ectognatha haben Unterstützung gefunden. Kann die Morphologie zur Klärung dieser phylogenetischen Konflikte entscheidend beitragen? Sind die Hexapoden wirklich ein Monophylum oder ist die Hexapodie mehrfach unabhängig voneinander entstanden? Nach Diskussion ausgewählter Konflikte zur phylogenetischen Stellung der verschiedenen „Ur-Insekten“ werden anhand eigener Untersuchungen exemplarisch einige Probleme morphologischer Datensätze in der modernen stammesgeschichtlichen Forschung aufgezeigt und entsprechende Lösungsmöglichkeiten diskutiert.
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Metadaten
Author:Nikolaus Urban Szucsich, Günther Pass
URN:urn:nbn:de:hebis:30-1110766
ISSN:0344-9084
Parent Title (German):Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Allgemeine und Angewandte Entomologie
Publisher:Deutsche Gesellschaft für Allgemeine und Angewandte Entomologie
Place of publication:Gießen
Document Type:Article
Language:English
Date of Publication (online):2008/10/29
Year of first Publication:2008
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2008/10/29
Tag:Apterygota ; Hexapoda ; Kongruenz; Phylogenie
Apterygota ; Hexapoda ; character concept ; congruence; phylogeny
Volume:16
Pagenumber:16
First Page:415
Last Page:430
HeBIS PPN:206784422
Dewey Decimal Classification:570 Biowissenschaften; Biologie
Sammlungen:Sondersammelgebiets-Volltexte
Zeitschriften / Jahresberichte:Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Allgemeine und Angewandte Entomologie, Band 16 (2008)
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