A família Parastacidae inclui os crustáceos límnicos conhecidos como lagostins-de-água-doce. A espécie Parastacus brasiliensis (von Martens, 1869) é endêmica da região meridional brasileira, ocorrendo nas bacias que formam o estuário do Guaíba, na depressão central do Estado do Rio Grande do Sul. O presente trabalho reúne um estudo da organização morfológica do lagostim Parastacus brasiliensis. Os animais foram coletados, majoritariamente nas cabeceiras do Rio Gravataí e trazidos ao Laboratório de Carcinologia do Departamento de Zoologia da UFRGS, onde foram mantidos em aquários de cultivo. Os espécimes foram anestesiados e dissecados. Os detalhes da organização morfológica dos animais foram descritos com apoio em desenhos, documentação fotográfica e também estudos ultramicroscópicos, com apoio em microscopia eletrônica de varredura. Para o estudo do sistema circulatório do animal utilizou-se a técnica de perfusão com resinas coloridas. Na análise da morfologia externa foram encontrados treze tipos de setas, as quais foram comparadas e classificadas seguindo os trabalhos de THOMAS (1970, 1973). Os apêndices seguem o padrão usual para os demais crustáceos, conforme o descrito por WARNER (1977). O estudo da morfologia interna mostrou um sistema digestivo bem desenvolvido, estômago bastante amplo com ossículos e dentes bastante robustos. O sistema circulatório é aberto, com várias artérias partindo do coração e lançando ramificações para os demais órgãos, cavidades e sistemas do corpo. Pequenas arteríolas que abastecem os apêndices bucais foram identificadas. As brânquias são do tipo tricobrânquias e apresentam diferenças no número e no grau de desenvolvimento quando comparados com lagostins de outras famílias. Vasos de irrigação sangüínea das brânquias foram fotografados e descritos. O hermafroditismo de P. brasiliensis estudado por ALMEIDA & BUCKUP (2000) também foi confirmado através de observações da morfologia dos poros genitais dos animais.

A família Parastacidae inclui os crustáceos límnicos conhecidos como lagostins-de-água-doce. A espécie Parastacus brasiliensis (von Martens, 1869) é endêmica da região meridional brasileira, ocorrendo nas bacias que formam o estuário do Guaíba, na depressão central do Estado do Rio Grande do Sul. O presente trabalho reúne um estudo da organização morfológica do lagostim Parastacus brasiliensis. Os animais foram coletados, majoritariamente nas cabeceiras do Rio Gravataí e trazidos ao Laboratório de Carcinologia do Departamento de Zoologia da UFRGS, onde foram mantidos em aquários de cultivo. Os espécimes foram anestesiados e dissecados. Os detalhes da organização morfológica dos animais foram descritos com apoio em desenhos, documentação fotográfica e também estudos ultramicroscópicos, com apoio em microscopia eletrônica de varredura. Para o estudo do sistema circulatório do animal utilizou-se a técnica de perfusão com resinas coloridas. Na análise da morfologia externa foram encontrados treze tipos de setas, as quais foram comparadas e classificadas seguindo os trabalhos de THOMAS (1970, 1973). Os apêndices seguem o padrão usual para os demais crustáceos, conforme o descrito por WARNER (1977). O estudo da morfologia interna mostrou um sistema digestivo bem desenvolvido, estômago bastante amplo com ossículos e dentes bastante robustos. O sistema circulatório é aberto, com várias artérias partindo do coração e lançando ramificações para os demais órgãos, cavidades e sistemas do corpo. Pequenas arteríolas que abastecem os apêndices bucais foram identificadas. As brânquias são do tipo tricobrânquias e apresentam diferenças no número e no grau de desenvolvimento quando comparados com lagostins de outras famílias. Vasos de irrigação sangüínea das brânquias foram fotografados e descritos. O hermafroditismo de P. brasiliensis estudado por ALMEIDA & BUCKUP (2000) também foi confirmado através de observações da morfologia dos poros genitais dos animais.

A família Parastacidae inclui os crustáceos límnicos conhecidos como lagostins-de-água-doce. A espécie Parastacus brasiliensis (von Martens, 1869) é endêmica da região meridional brasileira, ocorrendo nas bacias que formam o estuário do Guaíba, na depressão central do Estado do Rio Grande do Sul. O presente trabalho reúne um estudo da organização morfológica do lagostim Parastacus brasiliensis. Os animais foram coletados, majoritariamente nas cabeceiras do Rio Gravataí e trazidos ao Laboratório de Carcinologia do Departamento de Zoologia da UFRGS, onde foram mantidos em aquários de cultivo. Os espécimes foram anestesiados e dissecados. Os detalhes da organização morfológica dos animais foram descritos com apoio em desenhos, documentação fotográfica e também estudos ultramicroscópicos, com apoio em microscopia eletrônica de varredura. Para o estudo do sistema circulatório do animal utilizou-se a técnica de perfusão com resinas coloridas. Na análise da morfologia externa foram encontrados treze tipos de setas, as quais foram comparadas e classificadas seguindo os trabalhos de THOMAS (1970, 1973). Os apêndices seguem o padrão usual para os demais crustáceos, conforme o descrito por WARNER (1977). O estudo da morfologia interna mostrou um sistema digestivo bem desenvolvido, estômago bastante amplo com ossículos e dentes bastante robustos. O sistema circulatório é aberto, com várias artérias partindo do coração e lançando ramificações para os demais órgãos, cavidades e sistemas do corpo. Pequenas arteríolas que abastecem os apêndices bucais foram identificadas. As brânquias são do tipo tricobrânquias e apresentam diferenças no número e no grau de desenvolvimento quando comparados com lagostins de outras famílias. Vasos de irrigação sangüínea das brânquias foram fotografados e descritos. O hermafroditismo de P. brasiliensis estudado por ALMEIDA & BUCKUP (2000) também foi confirmado através de observações da morfologia dos poros genitais dos animais.

This dissertation focuses on increasing the understanding of the evolution processes that have contributed to the diversification of freshwater crayfish. Chapter one estimates the divergence time of the three crayfish families and tests the hypothesis that diversification is tied to the break-up of Pangaea, Gondwanna, and Laurasia. I find that the families of crayfish diverged prior to or in association with the break-up of the three super continents. Chapter two addresses the evolutionary history of the genus Cambarus, using molecular data to test hypotheses of relationships based on chela and carapace morphology. The results provide evidence that the morphology used to determine Cambarus relationships do not reflect evolutionary history and that convergent evolution of morphological traits is common in crayfish. Chapter three addresses evolution at the population level and tests for differences in the genetic population structure of two crayfish with different physiological needs. I find that physiological requirements of these crayfish have influenced their population genetic structure. The last chapter addresses a molecular based hypothesis that rates of mitochondrial evolution are reduced in cave crayfish that have increased longevity, reduced metabolism, and restricted diets compared to surface crayfish. I find that cave crayfish rates of mitochondrial evolution do not significantly differ from surface crayfish. Therefore, increased longevity, reduced metabolism, and restricted diets do not slow the rate of mitochondrial evolution as predicted in this group of cave crayfish.

The most abundant organic compound produced by plants is cellulose, however it has long been accepted that animals do not secrete the hydrolytic enzymes required for its degradation, but rely instead on cellulases produced by symbiotic microbes. The recent discovery of an endogenous cDNA transcript encoding a putative GHF9 endoglucanase in the parastacid crayfish Cherax quadricarinatus (Byrne et al., 1999) suggests that similar cellulase genes may have been inherited by a range of crustacean taxa. In this study, the evolutionary history of the C. quadricarinatus endoglucanase gene and the presence of additional GHF9 genes in other decapod species were investigated. The activity of endoglucanase and endoxylanase enzymes within several cultured decapod species were also compared. The evolutionary history of the C. quadricarinatus endoglucanase gene was assessed by comparing intron/exon structure with that of other invertebrate and plant GHF9 genes. The coding region of the gene was found to be interrupted by eleven introns ranging in size from 102-902 bp, the position of which was largely conserved in both termite and abalone GHF9 genes. These structural similarities suggest GHF9 genes in crustaceans and other invertebrate taxa share a common ancestry. In addition, two introns were observed to share similar positions in plant GHF9 genes, which indicates this enzyme class may have been present in ancient eukaryote organisms. The presence of GHF9 genes in C. quadricarinatus and various other decapod species was then explored via degenerate primer PCR. Two distinct GHF9 gene fragments were determined for C. quadricarinatus and several other Cherax and Euastacus parastacid freshwater crayfish species, and a single GHF9 gene fragment was also determined for the palaemonid freshwater prawn Macrobrachium lar. Phylogenetic analyses of these fragments confirmed the presence of two endoglucanase genes within the Parastacidae, termed EG-1 and EG-2. The duplication event that produced these two genes appears to have occurred prior to the evolution of freshwater crayfish. In addition, EG-2 genes appear to have duplicated more recently within the Cherax lineage. The presence of multiple GHF9 endoglucanase enzymes within the digestive tract of some decapod species may enable more efficient processing of cellulose substrates present in dietary plant material. Endoglucanase and endoxylanase enzyme activities were compared in several parastacid crayfish and penaeid prawn species using dye-linked substrates. Endoglucanase activity levels were higher in crayfish compared with prawn species, which corresponds with the known dietary preferences of these taxa. Endoglucanase temperature and pH profiles were found to be very similar for all species examined, with optimum activity occurring at 60°C and pH 5.0. These results suggest endoglucanase activity in penaeid prawns may also be derived from endogenous sources. Additional in vitro studies further demonstrated crayfish and prawn species liberate comparable amounts of glucose from carboxymethyl-cellulose, which indicates both taxa may utilise cellulose substrates as a source of energy. Endoxylanase temperature and pH profiles were also similar for all crayfish species examined, with optimal activity occurring at 50°C and pH 5.0. These results suggest xylanase activity in crayfish may originate from endogenous enzymes, although it is unclear whether this activity is derived from GHF9 enzymes or a different xylanase enzyme class. In contrast, no endoxylanase activity was detected in the three prawn species examined. Together, these findings suggest a wide range of decapod crustacean species may possess endogenous GHF9 endoglucanase genes and enzymes. Endoglucanases may be secreted by various decapod species in order to digest soluble or amorphous cellulose substrates present in consumed plant material. Further biochemical studies may confirm the presence and functional attributes of additional endoglucanase genes and enzymes in decapods, which may ultimately assist in the design of optimal plant based crustacean aquaculture feeds.