Page 1 UNIVERSITY OF OSLO Faculty of Mathematics and Natural Sciences Exam in BIO4210/9210 Phylogeny and Classification Day of exam: 14. December 2012 Exam hours: 9.00-12.00 (3 hours) This examination paper consists of 5 pages. Make sure that your copy of this examination paper is complete before answering. Kontroller at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene. Be aware that the exam set consists of three questions, each of which is given both in English and Norwegian (bokmål). Vær oppmerksom på at eksamenssettet består av tre spørsmål og at hvert av disse er skrevet både på engelsk og bokmål. QUESTION 1 A. In network terminology, what is meant by a split? B. What is the main difference between a splits network and a reticulate network? C. The phylogenetic tree in Figure 1A and the network in Figure 1B are based on the same dataset consisting 18SrDNA sequences of a group of crustaceans (Cirripedia and relatives). Would you say that the network supports the phylogeny of the group suggested by the tree? Explain. SPØRSMÅL 1 A. Hva menes med et split i nettverks-terminologi? B. Hva er hovedforskjellen mellom et splits-nettverk og et retikulert nettverk? C. Det fylogenetiske treet i figur 1A og nettverket i figur 1B er basert på det samme datasett som består av18srdna-sekvenser av en gruppe krepsdyr (Cirripedia og slektninger). Mener du at nettverket støtter samme fylogeni for gruppen som treet indikerer. Forklar.
A Page 2 B Figure 1 A) Left: One of eight most parsimonious trees from a parsimony analyses of 18SrDNA sequences of Cirripedia. Branch lengths are indicated. Overall tree length = 382 steps; C.I. = 0.819, R.I. = 0.890. Right: Majority-rule consensus tree from a bootstrap resampling (1,000 replicates) for the same dataset. Bootstrap support shown in circles. From Spears et al. 1994. J. Crust. Biol. 14: 641-656. B) NeighbourNet visualizing the structure of the same 18SrDNA alignment as used for the phylogenetic tree in A. From Wägele and Mayer 2007. BMC Evol. Biol. 7: 147. Figur 1 A) Venstre: Et av åtte mest parsimone trær fra parsimoni-analyse av 18SrDNA-sekvenser av Cirripedia. Greinlengder er indikert. Total trelengde = 382 trinn; C.I. = 0.819, R.I. = 0.890. Høyre: Majority-rule konsensustre fra en bootstrap resampling (1 000 replikater) av det samme datasett. Bootstrap-støtte er vist i sirklene. Fra Spears et al. 1994. J. Crust. Biol. 14: 641-656. B) NeighbourNet som viser strukturen til det samme 18SrDNA alignment som ble brukt til å lage det fylogenetiske treet i A. Fra Wägele og Mayer 2007. BMC Evol. Biol. 7: 147.
QUESTION 2 Page 3 Figure 2A shows the evolutionary relationship between three species and examples of two alternative gene trees for the same three species. A. Explain why a gene tree may differ from a species tree. B. Explain how this aspect (gene tree versus species tree) is a challenge in molecular phylogenetic analyses. C. Why may the question of gene tree versus species tree be relevant for the situation illustrated in Figure 2B? SPØRSMÅL 2 Figur 2A viser det evolusjonære slektskapet mellom tre arter og eksempel på to alternative gentrær for de samme tre artene. A. Forklar hvorfor et gentre kan være forskjellig fra et artstre. B. Forklar hvordan dette aspekt (gentre versus artstre) er en utfordring i molekylære fylogenetiske analyser. C. Hvorfor er spørsmålet om gentre versus artstre relevant for situasjonen som er illustrert i Figur 2B? A B Figure legend in next page. Figurtekst på neste side.
Page 4 Figure 2 A) The evolutionary relationship between three species (drawn in black) and two alternative gene trees (drawn in green and red, respectively). B) Three rooted phylogenetic trees representing the evolutionary relationship between human, chimpanzee and gorilla, based on genome-wide sequence data (> 23.000 DNA sequence alignments). The percentage of genes supporting each of the three topologies is given. Modified from Ebersberger et al. 2007. Mol. Biol. Evol. 24: 2266 2276. Figur 2 A) Det evolusjonære slektskapet mellom tre arter (tegnet med svart) og to alternative gentrær (tegnet henholdsvis med grønt og rødt). B) Tre rotete fylogenetiske trær som representerer det evolusjonære slektskapet mellom menneske, sjimpanse og gorilla, basert på sekvensdata fra hele genomet (> 23 000 DNA sekvens-alignment). Prosent gener som støtter hver av de tre topologiene er angitt. Modifisert fra Ebersberger et al. 2007. Mol. Biol. Evol. 24: 2266-2276. QUESTION 3 You are going to start a molecular study on the genus Inventoria. You check different databases (as we did during the nomenclature lab in November) and you come up with the following names that have been published in the genus: 1. Inventoria spectabilis Pers. (published 1912) 2. Inventoria modestum Anon. (published in 1950) 3. Inventoria fragrans Mihit (published in 1972) 4. Inventoria gloriosa Mihit (published in 1972) 5. Inventoria spectabilis Mihit (published in 1972) 6. Inventoria spectabilis Pers. ssp. gloriosa (Mihit) Aut. (published in 1973) After having finished your molecular analyses you conclude that the six taxa should be referred to the same species otherwise paraphyly will be introduced. A. Discuss the concept of paraphyly/monophyly. Argue for and against the formal recognition of paraphyletic taxa. B. What is the correct name of the species? Explain. C. The list reveals homonymy. Which? Explain. D. Taxon 5 exhibits a double authorship: (Mihit) Aut. Explain how such an authorship might have originated. E. Your conclusion will certainly lead to synonymy. Explain and make a list of synonyms. F. There is one obvious example of homotypic synonyms in the list. Which? Explain. G. What is the difference between a valid name and an accepted name?
Page 5 SPØRSMÅL 3 Du skal til å begynne på en molekylær studie av slekten Inventoria. Du sjekker ulike databaser (slik vi gjorde i løpet av nomenklatur-labben i november) og finner følgende navn som er publisert innen slekten: 1. Inventoria spectabilis Pers. (publisert i 1912) 2. Inventoria modestum Anon. (publisert i 1950) 3. Inventoria fragrans Mihit (publisert i 1972) 4. Inventoria gloriosa Mihit (publisert i 1972) 5. Inventoria spectabilis Mihit (publisert i 1972) 6. Inventoria spectabilis Pers. ssp. gloriosa (Mihit) Aut. (publisert i 1973) Etter å ha avsluttet de molekylære analysene konkluderer du at de seks taxa bør refereres til samme art ellers vil det oppstå parafyli. A. Diskuter begrepet parafyli/monofyli. Argumenter for og imot formell aksept av parafyletiske taxa. B. Hva er det korrekte navnet for arten? Forklar. C. Listen utviser homonymi. Hvilken? Forklar. D. Taxon 5 er eksempel på dobbel autorskap: (Mihit) Aut. Forklar hvordan slik autorskap kan ha oppstått. E. Din konklusjon vil helt sikkert føre til synonymi. Forklar og lag en liste med synonymer. F. Det er et opplagt eksempel på et homotypisk synonym i listen. Hvilken? Forklar. G. Hva er forskjellen på et gyldig og et akseptert navn?