Wpływ ewolucji intromisji na złożoność rytuałów godowych i morfologię samca i samicy: wodopójki z rodzaju Arrenurus (Acari; Hydrachnida) z Europy i Ameryki Północnej

Abstract

Wybiórczość samic to jedna z głównych sił odpowiedzialnych za gwałtowną i rozbieżną ewolucję cech u samców. Zróżnicowanie morfologiczne i behawioralne może być jednak spowodowane konfliktem między płciami. U roztoczy Arrenurus (Hydrachnidia: Arrenuridae) występują dwa główne wzorce kontroli transferu spermy: a) samiec umieszcza spermę na narządzie kopulacyjnym (petiolus), który wprowadza do otworu płciowego samicy, b) sperma jest wprowadzana przez samicę do jej dróg rodnych. W niniejszej pracy obserwowano zachowania godowe i z pomocą SEM porównano morfologię samców i samic. Morfologię i zachowanie naniesiono na drzewa filogenetyczne uzyskane w oparciu o sekwencje genów jądrowych i mitochondrialnych. W rezultacie po raz pierwszy opisano zachowania godowe 7 gatunków. Stwierdzono, iż u gatunków z dobrze rozwiniętym petiolusem zachowania następujące po depozycji spermatoforów są znacznie wydłużone w czasie, co może usprawniać absorpcję spermy. Pokazano, iż samce reagowały najsilniej na feromony samic własnego gatunku. Inny wzorzec reakcji odnotowano u gatunków z domniemanym transferem mitochondrialnym. Mapowanie cech wskazało, iż ancestralną strategią jest transfer bez intromisji, a wiele struktur morfologicznych samców ewoluowało konwergentnie lub zanikało wielokrotnie. Pokazano, że grupa gatunków z Nowego Świata obecnie będąca w podrodzaju Megaluracarus jest siostrzana do pozostałych roztoczy Arrenurus z Europy i Ameryki Północnej. Odnotowano, iż monofiletycznym podrodzajem jest Arrenurus s. str., podczas gdy podrodzaje Megaluracarus, Micruracarus i Micrarrenurus są polifiletyczne.

Female choice is considered to be one of the major forces responsible for rapid and divergent evolution of male traits. However, there is a growing evidence that morphological and behavioural diversification can be caused by conflict between the sexes. In Arrenurus water mites (Hydrachnidia: Arrenuridae), two main patterns of control over sperm uptake occur: a) the male loads sperm on an intromittent organ (the petiole) and inserts it into the female, b) sperm is pushed in by female. In this thesis, I observed mating behaviour and applied SEM to compare morphology of males and females, and mapped evolution of morphology and behaviour onto phylogenetic trees derived from sequence data from nuclear and mitochondrial genes. As a result, I described mating behaviour for the first time for 7 Arrenurus species. I found that species with well developed petioles show prolonged postcopulatory associations that I hypothesize facilitate the uptake of sperm into the female. I found that males responded most strongly to conspecific sex pheromones except in species suspected of mitochondrial transfer. Mapping traits indicated that the non-intromittent sperm transfer mode is ancestral, and several aspects of genitalia and grasping structure in males evolved convergently or were lost several times. I revealed that a subset of the New World species currently placed in the subgenus Megaluracarus form a clade that is sister to the remaining European and North American Arrenurus. Based on the species examined, the only monophyletic subgenus is Arrenurus s. str., while subgenera Megaluracarus, Micruracarus and Micrarrenurus are polyphyletic.