Genetic diversity and evolutionary age of parthenogenetic oribatid mites (Acari: Oribatida) [Elektronische Ressource] / von Michael Heethoff

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• Publié par: technischen_universitat_darmstadt
• Publié le: 01 janvier 2004
• Nombre de lectures: 24
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Genetic diversity
and evolutionary age of
parthenogenetic oribatid mites
(Acari: Oribatida)


Mucronothrus nasalis

Dem Fachbereich Biologie der Technischen Universität Darmstadt
zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor rerum naturalium
genehmigte Dissertation
von

Michael Heethoff
aus Wiesbaden

Berichterstatter: Prof. Dr. Stefan Scheu
Mitberichterstatter: Prof. Dr. Ulrich Göringer, Prof. Dr. Roy A. Norton
Tag der Einreichung: 22. Oktober 2003
Tag der mündlichen Prüfung: 16. Dezember 2003

Darmstadt 2004

D17








“All truths are easy to
understand once they
are discovered; the
point is to discover
them.”

Galileo Galilei







“Wissenschaft ist „auf
der Suche sein“, nicht
„gefunden haben“.”

Mark Maraun Die vorliegende Arbeit wurde unter Leitung von Prof. Stefan Scheu am Institut
für Zoologie der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt und unter
dem Geschäftszeichen SCHE 376/9 von der Deutschen Forschungs-
gemeinschaft (DFG) gefördert. Lebenslauf


Persönliche Daten Michael Heethoff
Geboren 10. Mai 1973 in Wiesbaden
Ledig


Studium 1994 – 1996 Grundstudium der Biologie an der TU Darmstadt

1996 – 1999 Hauptstudium der Zoologie an der TU Darmstadt
mit den Nebenfächern Ökologie, Tierphysiologie
und Organische Chemie (Gesamtnote: Sehr gut)
Thema der Diplomarbeit „Genetische Variabilität bei der
parthenogenetischen Hornmilbe Platynothrus peltifer“

1999 Auszeichnung mit dem Förderpreis für „Hervorragende
wissenschaftliche Leistung“ der Freunde der TU Darmstadt

2000 - 2003 Promotion an der TU Darmstadt mit dem Themenschwerpunkt
„Genetische Diversität pathenogenetischer Bodenorganismen“
Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

2003 Disputation mit Auszeichnung

Seit 2002 Kollegiat im Graduiertenkolleg 340 „Communication in biological
systems – From the molecule to the organism in its
environment“

Seit 2003 Gewählter studentischer Sprecher des GRK 340


Tätigkeiten 1992 – 1996 Werkstudent bei der Kühlschmierstoff-Firma Houghton
Deutschland mit dem Arbeitsgebiet Qualitätssicherung,
Produktentwicklung und elektronische Datenverarbeitung

1996 – 2003 Betreuung folgender Hochschul-Praktika
♦ Grundpraktikum zur Anatomie der Tiere
♦ Grundprar Ökologie und Kenntnis einheimischer
Fauna
♦ Grundpraktikum Tierphysiologie „Osmotische Resistenz
von Säugererythrozyten“
♦ Hauptpraktikum Ökologie „Limnologie“
♦ Hauptpraktikum Ökologie „Marine Lebensräume“
♦ Hauptpra„Terrestrische Lebensräume“
♦ Hauptpraktikum Zoologie „Prinzipien der Phylogenie“ mit
Schwerpunkt auf molekularer Phylogenie
♦ Großpraktikum Zoologie „Anatomie und Physiologie der
Arthropoda“
♦ Betreuung verschiedener Forschungspraktika, Examens-
und Diplomarbeiten zu Thema „Molekulare Evolution“


Schulbildung 1979 – 1983 Grundschule Bad Camberg-Erbach

1983 – 1985 Förderstufe Bad Camberg
1985 – 1989 Gymniasaler Zweig der Taunusschule Bad Camberg
1989 – 1992 Oberstufe des Pestalozzi-Gymnasiums Idstein
1992 Abitur


Zivildienst 1993 Jugendherberge Limburg / Lahn

1994 Mobiler Pflegedienst der Caritas Bad Camberg


Zusatzqualifikationen 2003 „Argumentation und Verhandlung“. Anwendung des Harvard-
Konzeptes. Fortbildungsprogramm der TU Darmstadt

2003 „Das Wissen der Forschung – verständlich für Laien“. Seminar
für Öffentlichkeits- und Pressearbeit der DFG.


Sprachkenntnisse Englisch Sehr gute Kenntnisse in Wort und Schrift

Französisch Grundkenntnisse


EDV-Kenntnisse MS-Office Sehr gute Kenntnisse in Word, Excel und Powerpoint
Phylogenie nntnisse im Umgang mit verschiedensten
Software-Paketen wie z.B. PAUP, MEGA, DAMBE etc.
Netzwerk Gute Kenntnisse zu Netzwerkaufbau und –administration
Sonstige Sehr gute Kenntnisse in der Bildbearbeitung, Videobearbeitung,
HTML-Erstellung und Systempflege




































Eidesstattliche Erklärung


Ich erkläre hiermit an Eides statt, dass ich die vorliegende Dissertation selbständig
und nur mit den angegebenen Hilfsmitteln angefertigt habe. Ich habe noch keinen
Promotionsversuch unternommen.





Darmstadt, den 22.10.2003

(Michael Heethoff) Teile der vorliegenden Arbeit sowie anderer Projekte während der Promotionszeit
wurden bisher wie folgt publiziert bzw. auf Konferenzen präsentiert:


Heethoff, M., Maraun, M., Norton, R. A., Scheu, S. (2003). No need for sex?
Evidence for ancient asexual lineages of oribatid mites. J. Evol. Biol.,
submitted.
Heethoff, M., Etzold, K., Scheu, S. (2003). Mitochondrial COII sequences indicate
that the parthenogenetic earthworm Octolasion tyrtaeum (Savigny 1826)
constitutes of two lineages differing in body size and genotype. Pedobiologia
47, in press.
Maraun, M., Heethoff, M., Scheu, S., Norton, R. A., Weigmann, G., Thomas, R. H.
(2003). Radiation in sexual and parthenogenetic oribatid mites (Oribatida,
Acari) as indicated by genetic divergence of closely related species. Exp.
Appl. Acarol. 29: 265-277.
Heethoff, M., Laumann, M., Domes, K., Maraun, M., Norton, R. A., Scheu, S. (2003).
No need for sex? Evolution without recombination in oribatid mites. ESEBIX:
13.8P. (Poster)
Maraun, M., Heethoff, M., Schneider, K., Scheu, S., Weigmann, G., Cianciolo, J.,
Thomas, R. H., Norton, R. A. (2003). Molecular phylogeny of oribatid mites
(Oribatida, Acari): Evidence for multiple radiations of parthenogenetic
lineages. Exp. Appl. Acarol., in review.
Maraun, M., Heethoff, M., Schneider, K., Scheu, S., Thomas, R. H., Norton, R. A.
(2003). Radiation in ancient asexuals: Oribatid mites (Acari). ESEBIX: 16.4.
Heethoff, M., Maraun, M., Scheu, S. (2002). Ancient parthenogenetic species:
Methods for detection and a candidate from oribatid mites. Zoology 105: 25.
Maraun, M., Heethoff, M., Scheu, S. (2002). Parthenogenetic radiation and the re-
evolution of sex. Evidence from molecular phylogeny of oribatid mites.
Zoology 105: 93.
Heethoff, M. (2002). Ist Parthenogenese eine Sackgasse der Evolution? Berichte
der AG Bodenmesofauna 18, 16-18.
Heethoff, M., Maraun, M., Scheu, S. (2000). Asexuals in soil-living „Oribatida“:
ancient or recent? (Poster)
Heethoff, M., Maraun, M., Scheu, S. (2000). Genetic variability in ribosomal ITS 1-
sequences of the parthenogenetic oribatid mite Platynothrus peltifer (C.L.
Koch, 1839) (Acari: Oribatida). Ber. Nat.-med. Verein Innsbruck 87: 339-354. Contents



Contents



Summary I


Chapter One – Introduction

1.1. Oribatid mites 1
1.2. The aim of this work 4
1.3. Sex and parthenogenesis 5


Chapter Two – Age of parthenogenetic oribatid mite lineages

2.1. Introduction 8
2.2. Materials and methods 10
2.3. Results and discussion 17
Appendix A 25


Chapter Three – Absence of recombination in oribatid mites

3.1. Introduction 37
3.2. Materials and methods 41
3.3. Results 48
3.4. Discussion 52
Appendix B 60


Chapter Four – Genetic basis for inheritance in oribatid mites

4.1. Origin and structure of chromosomes 78
4.2. Mitosis in monocentric and holokinetic systems 82
4.3. Meiosis in monocentric and holokinetic systems 84
4.4. Meiosis in parthenogenetic organisms 93
4.5. Holokinetic chromosomes and inverted meiosis in oribatid mites 98


References 103
Acknowledgements

Erratum

Summary













Summary



Theories on the evolution and maintenance of sex are challenged by the
existence of ancient asexual lineages like bdelloid rotifers and darwinulid
ostracods. Ancient asexual origin of several speciose taxa has also been
proposed for oribatid mites (Acari).
In the present work, I analysed genetic divergences in different
parthenogenetic and sexual lineages of oribatid mites to estimate the age
of these lineages and to evaluate if the evolution of oribatid mites was
without recombination.
Age estimations were based on genetic distances of the mitochondrial
gene for cytochrome oxidase I (COI) between clonal lineages of different
parthenogenetic oribatid mite species. Species from two parthenogenetic
taxa (Platynothrus peltifer, P. yamasakii, P. sibiricus, Heminot