On the taxonomy and phylogeny of marine Rhabdocoela (Platyhelminthes), with emphasis on the fauna of Cuba

Abstract

Rhabdocoela is a taxon of microturbellarian flatworms that still barely studied. In the past, research on these small animals was restricted to a few areas of the world, mainly the European coasts. In my PhD-research, I studied the taxonomy and phylogeny of marine rhabdocoels, mainly from Cuba. However, material from several localities around the world was also studied. The taxonomical work included the study of live animals, whole mounts and serially-sectioned specimens, which allowed a detailed morphological analysis of the new and known taxa. Two taxa, Koinocystididae and Thalassotyphloplanida, are analysed phylogenetically, using 18S and 28S rDNA. Both markers, as well as cox1 mDNA was used to explore the internal relationships of the speciose thalassotyphloplanid genera Promesostoma and Trigonostomum. In total, six new genera and 54 new species were described, 37 of which are from Cuba. For 18 already-described species, new records are documented. Of the new species, 18 belong to Eukalyptorhynchia, 15 to Schizorhynchia, seven to Neodalyellida, and 14 to Thalassotyphloplanida. Ten morphotypes within the Gyratrix hermaphroditus species complex (Polycystididae) were recognised, but I refrained from describing them as new species formally because this should be part of a much larger, comprehensive analysis. Morphology suggest that Paraustrorhynchus elixus is not a species of Paraustrorhynchus. However, because of lack of molecular data, I did not create a new genus for this taxon. As to Schizorhynchia, the genera Cheliplana, Carcharodorhynchus and Schizochilus appeared to be most speciose in my material, with five, four and six new species described respectively. Two new genera of Neodalyellida were described, Schockaertia gen. n. and Orostylis gen. n.. Schockaertia gen. n. can easily be recognised by an unarmed copulatory bulb, lack of a prostate vesicle, and the fact that the female duct has a second connection with the outside through a vagina. Orostylis gen. n. is the only rhabdocoel genus with the male duct opening in the oral cavity. The phylogenetic analyses confirmed the monophyly of Koinocystididae, however, deep internal relationships within this family were not resolved. The genus Itaipusa is polyphyletic. Therefore, two new genera (Koinogladius gen. n. and Reinhardia gen. n.) are introduced in order to accommodate two clades of species that do not cluster with the type species of the genus (I. divae). Within Thalassotyphloplanida, Byrsophlebidae and Kytorhynchidae are monophyletic. The placement of Kytorhynchus microstylus within Kytorhynchidae, however, is not fully supported. Three genera with previous uncertain position (Kaitalugia, Styloplanella and Thalassoplanella) appeared to be part of a monophyletic Byrsophlebidae. All members of this family are characterised by the presence of a single ovary. Three genera, the phylogenetic status of which was not known previously, appeared as monophyletic: Gaziella, Parapharyngiella and Brinkmanniella. Ceratopera is polyphyletic, because C. falcata is the sister taxa to Beklemischeviella. The species-rich genera Promesostoma and Trigonostomum are monophyletic. Three monophyletic clades were identified within Promesostoma. The presence of a male copulatory bursa and a seminal receptacle, the position and morphology of the stylet, and the position of the prostate vesicle, are important features to distinguish between the clades. Within Trigonostomum three monophyletic clades can be discerned, one of which is diagnosed by the fact that the stylet exhibits at least half a coil. Trigonostomum armatum is confirmed as a paraphyletic species complex; the population from France appears as the sister species to a monophyletic clade containing, among others, the population from Cuba of this species. From the above it is clear that marine rhabdocoels form a very rich taxon in Cuba. A broader taxon coverage is necessary to solve the gaps in the phylogeny of rhabdocoels, such as the internal relationships of Koinocystididae and several subclades within Thalassotyphloplanida. At a lower level, it is necessary to solve the incongruences of the morphology and the classification of some species such as P. elixus, C. falcata, and the complex of species of G. hermaphroditus, Carcharodorhynchus flavidus and T. armatum.

Rhabdocoela is een taxon van microturbellariën dat nog nauwelijks onderzocht is. In het verleden bleef onze kennis van deze dieren beperkt tot een klein aantal gebieden in de wereld, en dan voornamelijk de Europese kusten. In dit doctoraatsonderzoek bestudeer ik de taxonomie en fylogenie van mariene rhabdocoelen die voornamelijk in Cuba werden verzameld. Ook materiaal van verschillende andere plaatsen wereldwijd werd verwerkt indien relevant. Het taxonomisch werk behelsde de studie van levende dieren, totopreparaten en seriële coupereeksen, wat een gedetailleerde morfologische studie van zowel de nieuwe als de reeds beschreven taxa toeliet. Van twee taxa, Koinocystididae en Thalassotyphloplanida, werd er een fylogenetische analyse uitgevoerd op basis van 18S en 28S rDNA sequenties. Deze twee merkers, alsook het cox1 mDNA, werden gebruikt in een meer gedetailleerde fylogenetische studie van de soortenrijke thalassotyphloplaniede genera Promesostoma en Trigonostomum. In totaal werden zes nieuwe genera en 54 nieuwe soorten beschreven, waarvan 37 verzameld in Cuba. Voor 18 reeds beschreven soorten worden nieuwe vindplaatsen vermeld. Achttien nieuwe soorten behoren tot Eukalyptorhynchia, 15 tot Schizorhynchia, zeven tot Neotyphloplanida en14 tot Thalassotyphloplanida. Binnen Polycystididae worden tien morfotypes aangeduid binnen het Gyratrix hermaphroditussoortencomplex, maar deze worden niet formeel als soorten beschreven omdat dat een deel zou moeten zijn van een veel bredere, meer omvattende analyse van het soortencomplex. Gebaseerd op morfologische kenmerken leek Paraustrorhynchus elixus niet tot het genus Paraustrorhynchus te behoren. Vermits er echter geen moleculaire data van deze soort beschikbaar zijn, werd gekozen om voorlopig geen nieuw monospecifiek genus te beschrijven. Binnen Schizorhynchia bleken de genera Cheliplana, Carcharodorhynchus en Schizochilus het meest soortenrijk in het verzamelde materiaal, met respectievelijk vijf, vier en zes nieuwe soorten. Binnen Neodalyellida werden twee nieuwe genera beschreven: Schockaertia gen. n. en Orostylis gen. n. Schockaertia gen. n. kan makkelijk herkend worden door het feit dat de copulatiebulbus ongewapend is, het ontbreken van een prostaatblaas en het feit dat het vrouwelijk kanaal een tweede verbinding vertoont met de buitenwereld doorheen een vagina. Orostylis gen. n. is het enige rhabdocoele genus waarbij het mannelijk kanaal opent in de prepharyngeale ruimte. De resultaten van de fylogenetische analyses bevestigden de monofylie van Koinocystididae, maar de diepere fylogenetische relaties konden niet volledig opgelost worden. Het genus Itaipusa bleek niet monofyletisch te zijn en viel uit elkaar in drie monofyletische clades. Daarom werden twee nieuwe genera (Koinogladius gen. n. en Reinhardia gen. n.) ingevoerd voor twee monofyletische clades bestaande uit soorten die niet in dezelfde clade als de typesoort worden teruggevonden (I. divae). Binnen Thalassotyphloplanida, bleken Byrsophlebidae en Kytorhynchidae monofyletisch, hoewel de plaatsing van Kytorhynchus microstylus binnen Kytorhynchidae niet volledig wordt ondersteund. Drie genera die voorheen als incertae sedis werden beschouwd (Kaitalugia, Styloplanella en Thalassoplanella) bleken deel uit te maken Byrsophlebidae. Alle leden van deze familie worden gekenmerkt door het bezit van slechts één ovarium. Van drie genera, waarvan de fylogenetische status voorheen onbekend was, kon de aangetoond worden dat ze monofyletisch zijn: Gaziella, Parapharyngiella en Brinkmaniella. Het genus Ceratopera bleek polyfyletisch te zijn, vermits C. falcata het zustertaxon vormt van Beklemischeviella. De soortenrijke genera Promesostoma en Trigonostomum zijn ook monofyletisch. Binnen Promesostoma konden drie monofyletische clades herkend worden. De aanwezigheid van een mannelijke bursa en receptaculum seminis, de positie en morfologie van het stilet en de positie van de prostaatblaas zijn belangrijke kenmerken om verschillende clades van elkaar te onderscheiden. ook binnen het genus Trigonostomum konden drie monofyletische clades onderscheiden worden, waarbij één van de clades kan onderscheiden worden door het bezit van een stilet dat op zijn minst één halve draai vertoont. Trigonostomum armatum blijkt een parafyletisch soortencomplex te zijn, vermits de Franse populatie de zustergroep van een monofyletische clade vormt, waarbinnen ook de Cubaanse populatie van deze soort wordt teruggevonden. Uit het voorgaande blijkt dat mariene rhabdocoelen een soortenrijke groep vormen in Cuba. Om de overblijvende vragen op te lossen wat betreft de fylogenetische verwantschappen binnen het taxon zouden nog veel meer soorten in de analyse moeten opgenomen worden, bv. om de interne relaties binnen de familie Koinocystididae of binnen de verschillende subclades binnen Thalassotyphloplanida verder te bestuderen. Op een lager niveau zou vooral een gedetailleerde studie van de gevonden soortencomplexen interessant zijn: G. hermaphroditus, Carcharodorhynchus flavidus en T. armatum.