Evolutionary inferences of the terrestrial snail genus Gittenedouardia (Mollusca: Gastropoda: Cerastidae) with a comparative phylogeography aspect
Date
2023-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The true alpha taxonomic diversity of South African terrestrial snails is unknown and the
classification of several species is doubtful based exclusively on morphological characters. During
the present study, I investigated the evolutionary relationships in the Gastropod genus
Gittenedouardia using phylogenetic analyses based on the combined mtDNA sequence dataset.
Phylogenetic analyses further revealed the monophyly of the genus and the potential presence of
novel species. Divergence time estimation revealed a late Miocene into Pleistocene. Furthermore,
there was evidence of cryptic cladogenesis within widespread Gittenedouardia species that need
further investigation. The cytochrome oxidase c subunit I (COI) sequence dataset was further used
to create the first extensive DNA barcode library for South African terrestrial gastropods. DNA
barcoding analyses highlighted evidence of cryptic lineages within widespread taxa included in this
chapter. There was a substantial overlap between intraspecific and interspecific genetic
divergence. Most congeners exhibited sufficient interspecific sequence divergence, indicating the
effectiveness of COI marker in differentiating closely related species. For the comparative
phylogeographic study between two snails (Gittenedouardia spadicea and Maizania wahlbergi) in the
Maputa and Pondoland centres of endemism, the phylogenetic results retrieved two genetically
distinct clades within the two focal species with no clear defined geographic patterns and
evidence of small extrinsic barriers between the clades. The phylogeographic concordance
factor revealed shared phylogeographic breaks within
G. spadicea and M. wahlbergi. Finally, species delimitation analyses based on COI DNA sequences,
and morphological characters to investigate the presence of cryptic diversity within G. arenicola,
G. natalensis and G. spadicea revealed multiple clades with marked genetic divergences. The four
species delimitation methods employed in this study retrieved an incongruent number of putative
species. While morphological characters (such as scanning electron micrography of the radula)
showed potential as independent, informative characters for incorporation in species delimitation
analyses to verify species classification. Overall, this study highlights the need for systematic
revisions of South African terrestrial snails integrating multiple lines of informative characters
and provides recommendations for future assessments of these taxa.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die alfa taksonomiese diversiteit van Suid Afrikaanse land lewende slake is onbekend en die klassifikasie van spesies is mees waarskynlik onderskat as gevolg van die morfologiese kenmerke. In hierdie proefskrif word die evolusionêre verwantskappe in die Gastropod genus Gittenedouardia bestudeer met behulp van filogenetiese metodes gebaseer op DNS basis bepaling van mitokondriale gene. Die filogenetiese analises dui op die monofilie van die genus en die teenwoordigheid van nuwe spesies. ‘n Tyd gekalibreerde filogenie dui daarop dat die hoof periode van kladogenese gedurende die Mioseen / Pleistoseen tydperk plaas gevind het. Daar is ook beduidende bewyse vir kriptiese kladogenese in wydverspreide Gittenedourdia spesies. Die DNS basis bepaling van die COI lokus dui verder aan dat daar ook in ander land lewende slak spesies bewyse is vir kriptiese differensiasie teenwoordig is. In ‘n DNS verwysings biblioteek word daar oorvleuling tussen intra en interspesifieke genetiese afstande waargeneem. Die meeste kongeneriese groepe het genoegsame intraspesifieke divergensie wat aandui dat die COI merker die vermoë het om tussen na verwante spesies te onderskei. In ‘n vergelykende filogeografiese studie tussen twee slak spesies (Gittenedouardia spadicea en Maizania wahlbergi) in die Maputa/Pondoland sentrum van endemism dui filogenetiese resultate die teenwoordigheid van twee klades binne die twee spesies aan maar geen geografiese patrone en ekstensiewe klein skaalse versperrings tussen klades. Filogeografiese konkordansie faktore dui aan soortgelyke filogeografiese versperrings tussen die bogenoemde twee spesies. Spesies afbakenings analise gebaseer op die COI DNS lokus en morfologiese kenmerke tussen drie wydspreide Gittenedouradia spesies (G. arenicola, G. natalensis en G. spadicea) dui op die teenwoordigheid van kriptiese spesiasie, veeltallige klades en aansienlike genetiese divergensie. Die vier spesies afbakenings metodes het elk ‘n verskillende aantal spesies herken en was inkongruent. Alhoewel morfologiese metodes soos die skandeer elekton mikroskopie van die radula aansienlike belofte aandui vir die gebruik van hierdie data word addisionele data benodig. Hierdie studie werp lig op die noodsaaklikheid van sistematiese werk op Suid Afrikaanse terrestriele slake met die gebruik van ‘n veelvoedige hoeveelheid kenmerke en gee aanbevelings vir toekomstige studies.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die alfa taksonomiese diversiteit van Suid Afrikaanse land lewende slake is onbekend en die klassifikasie van spesies is mees waarskynlik onderskat as gevolg van die morfologiese kenmerke. In hierdie proefskrif word die evolusionêre verwantskappe in die Gastropod genus Gittenedouardia bestudeer met behulp van filogenetiese metodes gebaseer op DNS basis bepaling van mitokondriale gene. Die filogenetiese analises dui op die monofilie van die genus en die teenwoordigheid van nuwe spesies. ‘n Tyd gekalibreerde filogenie dui daarop dat die hoof periode van kladogenese gedurende die Mioseen / Pleistoseen tydperk plaas gevind het. Daar is ook beduidende bewyse vir kriptiese kladogenese in wydverspreide Gittenedourdia spesies. Die DNS basis bepaling van die COI lokus dui verder aan dat daar ook in ander land lewende slak spesies bewyse is vir kriptiese differensiasie teenwoordig is. In ‘n DNS verwysings biblioteek word daar oorvleuling tussen intra en interspesifieke genetiese afstande waargeneem. Die meeste kongeneriese groepe het genoegsame intraspesifieke divergensie wat aandui dat die COI merker die vermoë het om tussen na verwante spesies te onderskei. In ‘n vergelykende filogeografiese studie tussen twee slak spesies (Gittenedouardia spadicea en Maizania wahlbergi) in die Maputa/Pondoland sentrum van endemism dui filogenetiese resultate die teenwoordigheid van twee klades binne die twee spesies aan maar geen geografiese patrone en ekstensiewe klein skaalse versperrings tussen klades. Filogeografiese konkordansie faktore dui aan soortgelyke filogeografiese versperrings tussen die bogenoemde twee spesies. Spesies afbakenings analise gebaseer op die COI DNS lokus en morfologiese kenmerke tussen drie wydspreide Gittenedouradia spesies (G. arenicola, G. natalensis en G. spadicea) dui op die teenwoordigheid van kriptiese spesiasie, veeltallige klades en aansienlike genetiese divergensie. Die vier spesies afbakenings metodes het elk ‘n verskillende aantal spesies herken en was inkongruent. Alhoewel morfologiese metodes soos die skandeer elekton mikroskopie van die radula aansienlike belofte aandui vir die gebruik van hierdie data word addisionele data benodig. Hierdie studie werp lig op die noodsaaklikheid van sistematiese werk op Suid Afrikaanse terrestriele slake met die gebruik van ‘n veelvoedige hoeveelheid kenmerke en gee aanbevelings vir toekomstige studies.
Description
Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2023.