Thesis (doctoral)--Swedish University of Agricultural Sciences, 2000. / Thesis based on 4 papers, which are included in the volume. Includes bibliographical references.

Thesis (doctoral)--Swedish University of Agricultural Sciences, 2001. / Includes bibliographical references.

The study of phylogeny, i.e. the evolutionary history of species, is a central problem in biology and a key for understanding characteristics of contemporary species. Many problems in this area can be formulated as combinatorial optimisation problems which makes it particularly interesting for computer scientists. The reconstruction of the phylogeny of species can be based on various kinds of data, e.g. morphological properties or characteristics of the genetic information of the species. Maximum parsimony is a popular and widely used method for phylogenetic reconstruction aiming for an explanation of the observed data requiring the least evolutionary changes. A certain property of the genetic information gained much interest for the reconstruction of phylogeny in recent time: the organisation of the genomes of species, i.e. the arrangement of the genes on the chromosomes. But the idea to reconstruct phylogenetic information from gene arrangements has a long history. In Dobzhansky and Sturtevant (1938) it was already pointed out that “a comparison of the different gene arrangements in the same chromosome may, in certain cases, throw light on the historical relationships of these structures, and consequently on the history of the species as a whole”. This kind of data is promising for the study of deep evolutionary relationships because gene arrangements are believed to evolve slowly (Rokas and Holland, 2000). This seems to be the case especially for mitochondrial genomes which are available for a wide range of species (Boore, 1999). The development of methods for the reconstruction of phylogeny from gene arrangement data has made considerable progress during the last years. Prominent examples are the computation of parsimonious evolutionary scenarios, i.e. a shortest sequence of rearrangements transforming one arrangement of genes into another or the length of such a minimal scenario (Hannenhalli and Pevzner, 1995b; Sankoff, 1992; Watterson et al., 1982); the reconstruction of parsimonious phylogenetic trees from gene arrangement data (Bader et al., 2008; Bernt et al., 2007b; Bourque and Pevzner, 2002; Moret et al., 2002a); or the computation of the similarities of gene arrangements (Bergeron et al., 2008a; Heber et al., 2009). 1 1 Introduction The central theme of this work is to provide efficient algorithms for modified versions of fundamental genome rearrangement problems using more plausible rearrangement models. Two types of modified rearrangement models are explored. The first type is to restrict the set of allowed rearrangements as follows. It can be observed that certain groups of genes are preserved during evolution. This may be caused by functional constraints which prevented the destruction (Lathe et al., 2000; Sémon and Duret, 2006; Xie et al., 2003), certain properties of the rearrangements which shaped the gene orders (Eisen et al., 2000; Sankoff, 2002; Tillier and Collins, 2000), or just because no destructive rearrangement happened since the speciation of the gene orders. It can be assumed that gene groups, found in all studied gene orders, are not acquired independently. Accordingly, these gene groups should be preserved in plausible reconstructions of the course of evolution, in particular the gene groups should be present in the reconstructed putative ancestral gene orders. This can be achieved by restricting the set of rearrangements, which are allowed for the reconstruction, to those which preserve the gene groups of the given gene orders. Since it is difficult to determine functionally what a gene group is, it has been proposed to consider common combinatorial structures of the gene orders as gene groups (Marcotte et al., 1999; Overbeek et al., 1999). The second considered modification of the rearrangement model is extending the set of allowed rearrangement types. Different types of rearrangement operations have shuffled the gene orders during evolution. It should be attempted to use the same set of rearrangement operations for the reconstruction otherwise distorted or even wrong phylogenetic conclusions may be obtained in the worst case. Both possibilities have been considered for certain rearrangement problems before. Restricted sets of allowed rearrangements have been used successfully for the computation of parsimonious rearrangement scenarios consisting of inversions only where the gene groups are identified as common intervals (Bérard et al., 2007; Figeac and Varré, 2004). Extending the set of allowed rearrangement operations is a delicate task. On the one hand it is unknown which rearrangements have to be regarded because this is part of the phylogeny to be discovered. On the other hand, efficient exact rearrangement methods including several operations are still rare, in particular when transpositions should be included. For example, the problem to compute shortest rearrangement scenarios including transpositions is still of unknown computational complexity. Currently, only efficient approximation algorithms are known (e.g. Bader and Ohlebusch, 2007; Elias and Hartman, 2006). Two problems have been studied with respect to one or even both of these possibilities in the scope of this work. The first one is the inversion median problem. Given the gene orders of some taxa, this problem asks for potential ancestral gene orders such that the corresponding inversion scenario is parsimonious, i.e. has a minimum length. Solving this problem is an essential component 2 of algorithms for computing phylogenetic trees from gene arrangements (Bourque and Pevzner, 2002; Moret et al., 2002a, 2001). The unconstrained inversion median problem is NP-hard (Caprara, 2003). In Chapter 3 the inversion median problem is studied under the additional constraint to preserve gene groups of the input gene orders. Common intervals, i.e. sets of genes that appear consecutively in the gene orders, are used for modelling gene groups. The problem of finding such ancestral gene orders is called the preserving inversion median problem. Already the problem of finding a shortest inversion scenario for two gene orders is NP-hard (Figeac and Varré, 2004). Mitochondrial gene orders are a rich source for phylogenetic investigations because they are known for more than 1 000 species. Four rearrangement operations are reported at least in the literature to be relevant for the study of mitochondrial gene order evolution (Boore, 1999): That is inversions, transpositions, inverse transpositions, and tandem duplication random loss (TDRL). Efficient methods for a plausible reconstruction of genome rearrangements for mitochondrial gene orders using all four operations are presented in Chapter 4. An important rearrangement operation, in particular for the study of mitochondrial gene orders, is the tandem duplication random loss operation (e.g. Boore, 2000; Mauro et al., 2006). This rearrangement duplicates a part of a gene order followed by the random loss of one of the redundant copies of each gene. The gene order is rearranged depending on which copy is lost. This rearrangement should be regarded for reconstructing phylogeny from gene order data. But the properties of this rearrangement operation have rarely been studied (Bouvel and Rossin, 2009; Chaudhuri et al., 2006). The combinatorial properties of the TDRL operation are studied in Chapter 5. The enumeration and counting of sorting TDRLs, that is TDRL operations reducing the distance, is studied in particular. Closed formulas for computing the number of sorting TDRLs and methods for the enumeration are presented. Furthermore, TDRLs are one of the operations considered in Chapter 4. An interesting property of this rearrangement, distinguishing it from other rearrangements, is its asymmetry. That is the effects of a single TDRL can (in the most cases) not be reversed with a single TDRL. The use of this property for phylogeny reconstruction is studied in Section 4.3. This thesis is structured as follows. The existing approaches obeying similar types of modified rearrangement models as well as important concepts and computational methods to related problems are reviewed in Chapter 2. The combinatorial structures of gene orders that have been proposed for identifying gene groups, in particular common intervals, as well as the computational approaches for their computation are reviewed in Section 2.2. Approaches for computing parsimonious pairwise rearrangement scenarios are outlined in Section 2.3. Methods for the computation genome rearrangement scenarios obeying biologically motivated constraints, as introduced above, are detailed in Section 2.4. The approaches for the inversion median problem are covered in Section 2.5. Methods for the reconstruction of phylogenetic trees from gene arrangement data are briefly outlined in Section 2.6.3 1 Introduction Chapter 3 introduces the new algorithms CIP, ECIP, and TCIP for solving the preserving inversion median problem. The efficiency of the algorithm is empirically studied for simulated as well as mitochondrial data. The description of algorithms CIP and ECIP is based on Bernt et al. (2006b). TCIP has been described in Bernt et al. (2007a, 2008b). But the theoretical foundation of TCIP is extended significantly within this work in order to allow for more than three input permutations. Gene order rearrangement methods that have been developed for the reconstruction of the phylogeny of mitochondrial gene orders are presented in the fourth chapter. The presented algorithm CREx computes rearrangement scenarios for pairs of gene orders. CREx regards the four types of rearrangement operations which are important for mitochondrial gene orders. Based on CREx the algorithm TreeREx for assigning rearrangement events to a given tree is developed. The quality of the CREx reconstructions is analysed in a large empirical study for simulated gene orders. The results of TreeREx are analysed for several mitochondrial data sets. Algorithms CREx and TreeREx have been published in Bernt et al. (2008a, 2007c). The analysis of the mitochondrial gene orders of Echinodermata was included in Perseke et al. (2008). Additionally, a new and simple method is presented to explore the potential of the CREx method. The new method is applied to the complete mitochondrial data set. The problem of enumerating and counting sorting TDRLs is studied in Chapter 5. The theoretical results are covered to a large extent by Bernt et al. (2009b). The missing combinatorial explanation for some of the presented formulas is given here for the first time. Therefor, a new method for the enumeration and counting of sorting TDRLs has been developed (Bernt et al., 2009a).

Escherichia coli ist ein Kommensale des menschlichen und tierischen Gastrointestinaltraktes. Einige E. coli-Stämme sind in der Lage, extraintestinale Erkrankungen beim Menschen wie Harnwegsinfekte, Neugeborenen-Meningitis und Sepsis, sowie beim Tier aviäre Coliseptikämien, hervorzurufen. Ein wichtiger Virulenzfaktor des Bakteriums ist dabei die aus α-2,8-verknüpften Sialinsäuremonomeren aufgebaute K1-Kapsel, die phasenvariabel mit einer hohen Frequenz O-acetyliert werden kann. Im Jahr 2005 konnte gezeigt werden, dass es sich bei dem für die O-Acetylierung verantwortlichen Enzym um die O-Acetyltransferase NeuO handelt, die von dem K1-spezifischen Prophagen CUS-3 codiert wird. Die Verteilung von neuO in der E. coli K1-Population sowie die funktionelle Relevanz der K1-Kapsel O-Acetylierung für das Bakterium waren zu Beginn der vorliegenden Arbeit weitestgehend unklar. Eine E. coli K1-Stammsammlung mit 183 Isolaten wurde aufgebaut. Die E. coli K1-Isolate stammten sowohl aus Stuhlproben gesunder Freiwilliger, humanen Harnwegsinfekten, humanen invasiven Erkrankungen (Neugeborenen-Meningitis und Bakteriämie) und aus an Coliseptikämie erkrankten Vögeln. Die Isolate der E. coli K1-Stammsammlung wurden mit der Multilokus-Sequenztypisierung (MLST) typisiert. Es konnten 39 Sequenztypen (ST) sowie fünf Sequenztyp-Komplexe (STC) identifiziert werden. Bei dem mit Abstand häufigsten STC handelte es sich um den STC95, dem 80 Stämme (44%) angehörten. Insgesamt 103 der 183 E. coli K1-Stämme waren neuO-positiv (56%). Das Gen wurde in 78 (98%) der STC95-Isolate, aber nur in 25 (24%) der 103 nicht-STC95-Stämme gefunden. NeuO war also mit dem STC95 assoziiert. Über Sequenzanalysen des CUS-3-Prophagen konnten CUS-3-Genotypen bestimmt werden. Die Gruppierung der CUS-3-Genotypen und der E. coli K1-ST sowie der anschließende Vergleich beider Gruppierungen miteinander offenbarte eine Segregation der Prophagen-Genotypen entsprechend der ST. Daher legen die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse eine Koevolution des Phagen mit seinem Wirt nahe. Einige humane und aviäre E. coli K1-Isolate waren weder auf Basis der MLST bzw. der CUS-3-Genotypisierung noch anhand des Vorhandenseins verschiedener, mit extraintestinal-pathogenen E. coli-assoziierter Gene voneinander unterscheidbar, was die Hypothese einer zoonotischen Transmission dieser Stämme unterstützt. In den in dieser Arbeit durchgeführten funktionellen Analysen konnte weder ein Effekt der NeuO-vermittelten E. coli K1-Kapsel O-Acetylierung auf die Fähigkeit der Bakterien an humane mikrovaskuläre Gehirnendothelzellen zu adhärieren oder in diese zu invadieren, noch auf die in vivo-Virulenz der Bakterien im Hühnermodell beobachtet werden. Die K1-Kapsel O-Acetylierung verringerte die in vivo-Kolonisierung des Hühner-Gastrointestinaltraktes und die in vitro-Biofilmbildung durch das Bakterium, wohingegen sie die Austrocknungsresistenz von E. coli K1 erhöhte. Möglicherweise dient die phasenvariable neuO-Expression und damit die E. coli K1-Kapsel O-Acetylierung der Anpassung des Bakteriums an wechselnde Umweltbedingungen. / Escherichia coli is a commensal of the human and animal intestinal tract. Some strains have the ability to cause extraintestinal disease in humans such as urinary tract infections, neonatal meningitis and septicemia, but also animal infection such as avian colisepticemia. A major virulence factor of the bacterium is the K1 capsule composed of α-2,8-linked sialic acid monomers, which can be phase variably O-acetylated at a high frequency. In 2005, it was shown that the enzyme responsible for O-acetylation is the O-acetyltransferase NeuO, which is encoded by the K1-specific prophage CUS-3. The distribution of neuO as well as the functional relevance of the K1 capsule O-acetylation for the bacterium were largely unknown at the start of the thesis. A strain collection comprising 183 E. coli K1 strains was established. The E. coli K1 isolates derived from stool samples of healthy donors, human urinary tract infections, human invasive diseases like newborn meningitis and bacteremia, and from avian colisepticemia. All isolates were typed by multilocus sequence typing (MLST). Thirty-nine sequence types (ST) and five sequence type complexes (STC) were identified. The major share of the strains belonged to the STC95 (80 strains, 44%). 103 of 183 E. coli K1 strains were neuO-positive (56%). The gene was found in 78 (98%) STC95 isolates, but only in 25 (24%) of 103 non-STC95 isolates. Therefore, there was an association of neuO with the STC95. With the help of DNA sequencing of internal fragments of CUS-3, distinct CUS-3 genotypes were assigned. There was a segregation of CUS-3 genotypes according to STs, suggesting coevolution of the prophage CUS-3 and its host. Some human and avian isolates were indistinguishable with respect to MLST, CUS-3 genotyping and the presence of genetic markers associated with extraintestinal pathogenic E. coli, which was compatible with the hypothesis of zoonotic transmission of these strains. Functional analyses performed in this study neither revealed an impact of NeuO-mediated K1 capsule O-acetylation on the ability of the bacteria to adhere to or invade into human brain microvascular endothelial cells, nor on the in vivo virulence of the bacteria in a chicken infection model. K1 capsule O-acetylation decreased in vivo chicken gut colonization and in vitro biofilm formation, while increasing E. coli K1 desiccation resistance. This study provides evidence that phase variable neuO expression and the subsequent O-acetylation of the E. coli K1 capsule serves as an efficient tool for the adaptation to changing environments.

The phylum Tardigrada consists of about 1000 described species to date. The animals live in habitats within marine, freshwater and terrestrial ecosystems allover the world. Tardigrades are polyextremophiles. They are capable to resist extreme temperature, pressure or radiation. In the event of desiccation, tardigrades enter a so-called tun stage. The reason for their great tolerance capabilities against extreme environmental conditions is not discovered yet. Our Funcrypta project aims at finding answers to the question what mechanisms underlie these adaption capabilities particularly with regard to the species Milnesium tardigradum. The first part of this thesis describes the establishment of expressed sequence tags (ESTs) libraries for different stages of M. tardigradum. From proteomics data we bioinformatically identified 144 proteins with a known function and additionally 36 proteins which seemed to be specific for M. tardigradum. The generation of a comprehensive web-based database allows us to merge the proteome and transcriptome data. Therefore we created an annotation pipeline for the functional annotation of the protein and nucleotide sequences. Additionally, we clustered the obtained proteome dataset and identified some tardigrade-specific proteins (TSPs) which did not show homology to known proteins. Moreover, we examined the heat shock proteins of M. tardigradum and their different expression levels depending on the actual state of the animals. In further bioinformatical analyses of the whole data set, we discovered promising proteins and pathways which are described to be correlated with the stress tolerance, e.g. late embryogenesis abundant (LEA) proteins. Besides, we compared the tardigrades with nematodes, rotifers, yeast and man to identify shared and tardigrade specific stress pathways. An analysis of the 50 and 30 untranslated regions (UTRs) demonstrates a strong usage of stabilising motifs like the 15-lipoxygenase differentiation control element (15-LOX-DICE) but also reveals a lack of other common UTR motifs normally used, e.g. AU rich elements. The second part of this thesis focuses on the relatedness between several cryptic species within the tardigrade genus Paramacrobiotus. Therefore for the first time, we used the sequence-structure information of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) as a phylogenetic marker in tardigrades. This allowed the description of three new species which were indistinguishable using morphological characters or common molecular markers like the 18S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) or the Cytochrome c oxidase subunit I (COI). In a large in silico simulation study we also succeeded to show the benefit for the phylogenetic tree reconstruction by adding structure information to the ITS2 sequence. Next to the genus Paramacrobiotus we used the ITS2 to corroborate a monophyletic DO-group (Sphaeropleales) within the Chlorophyceae. Additionally we redesigned another comprehensive database—the ITS2 database resulting in a doubled number of sequence-structure pairs of the ITS2. In conclusion, this thesis shows the first insights (6 first author publications and 4 coauthor publications) into the reasons for the enormous adaption capabilities of tardigrades and offers a solution to the debate on the phylogenetic relatedness within the tardigrade genus Paramacrobiotus. / Der Tierstamm Tardigrada besteht aus derzeitig etwa 1000 beschriebenen Arten. Die Tiere leben in Habitaten in marinen, limnischen und terrestrischen Ökosystemen auf der ganzen Welt. Tardigraden sind polyextremophil. Sie können extremer Temperatur, Druck oder Strahlung widerstehen. Beim Austrocknen bilden sie ein so genanntes Tönnchenstadium. Der Grund für die hohe Toleranz gegenüber extremen Umweltbedingungen ist bis jetzt nicht aufgeklärt worden. Unser Funcrypta Projekt versucht Antworten darauf zu finden, was die hinter dieser Anpassungsfähigkeit liegenden Mechanismen sind. Dabei steht die Art Milnesium tardigradum im Mittelpunkt. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Etablierung einer expressed sequence tags (ESTs) Bibliothek für verschiedene Stadien von M. tardigradum. Aus unseren Proteomansatz konnten wir bislang 144 Proteine bioinformatisch identifizieren, denen eine Funktion zugeordnet werden konnte. Darüber hinaus wurden 36 Proteine gefunden, welche spezifisch für M. tardigradum zu sein scheinen. Die Erstellung einer umfassenden internetbasierenden Datenbank erlaubt uns die Verknüpfung der Proteom und Transkriptomdaten. Dafür wurde eine Annotations-Pipeline erstellt um den Sequenzen Funktionen zuordnen zu können. Außerdem wurden die erhaltenen Proteindaten von uns geclustert. Dabei konnten wir einige Tardigraden-spezifische Proteine (tardigrade-specific protein, TSP) identifizieren die keinerlei Homologie zu bekannten Proteinen zeigen. Außerdem untersuchten wir die Hitze-Schock-Proteine von M. tardigradum und deren differenzielle Expression in Abhängigkeit vom Stadium der Tiere. In weiteren bioinformatischen Analysen konnten wir viel versprechende Proteine und Stoffwechselwege entdecken für die beschrieben ist, dass sie mit Stressreaktionen in Verbindung stehen, beispielsweise late embryogenesis abundant (LEA) Proteine. Des Weiteren verglichen wir Tardigraden mit Nematoden, Rotatorien, Hefe und dem Menschen, um gemeinsame und Tardigraden-spezifische Stoffwechselwege identifizieren zu können. Analysen der 50 und 30 untranslatierten Bereiche zeigen eine verstärkte Nutzung von stabilisierenden Motiven, wie dem 15-lipoxygenase differentiation control element (LEA). Im Gegensatz dazu werden häufig benutzte Motive, wie beispielsweise AU-reiche Bereiche, gar nicht gefunden. Der zweite Teil der Doktorarbeit beschäftigt sich mit den Verwandtschaftsverhältnissen einiger kryptischer Arten in der Tardigradengattung Paramacrobiotus. Hierfür haben wir, zum ersten Mal in Tardigraden, die Sequenz-Struktur-Informationen der internal transcribed spacer 2 Region als phylogenetischen Marker verwendet. Dies erlaubte uns die Beschreibung von drei neuen Arten, welche mit klassischen morphologischen Merkmalen oder anderen molekularen Markern wie 18S ribosomaler RNA oder Cytochrome c oxidase subunit I (COI) nicht unterschieden werden konnten. In einer umfangreichen in silico Simulationsstudie zeigten wir den Vorteil der bei der Rekonstruktion phylogenetischer Bäume unter der Hinzunahme der Strukturinformationen zur Sequenz der ITS2 entsteht. ITS2 Sequenz-Struktur-Informationen wurden außerdem auch dazu benutzt, eine monophyletische DO-Gruppe (Sphaeropleales) in den Chlorophyceae zu bestätigen. Zusätzlich haben wir eine umfassende Datenbank, die ITS2-Datenbank, überarbeitet. Dadurch konnten die Sequenz-Struktur-Informationen verdoppelt werden, die in dieser Datenbank verfügbar sind. Die vorliegende Doktorarbeit zeigt erste Einblicke (6 Erstautor- und 4 Koautor-Publikationen) in die Ursachen für die hervorragende Anpassungsfähigkeit der Tardigraden und beschreibt die erfolgreiche Aufklärung der Verwandtschaftsverhältnisse in der Tardigradengattung Paramacrobiotus.

The aim of this study was to provide deeper insights in passerine phylogenetic relationships using new molecular markers. The monophyly of the largest avian order Passeriformes (~59% of all living birds) and the division into its suborders suboscines and oscines are well established. Phylogenetic relationships within the group have been extremely puzzling, as most of the evolutionary lineages originated through rapid radiation. Numerous studies have hypothesised conflicting passerine phylogenies and have repeatedly stimulated further research with new markers. In the present study, I used three different approaches to contribute to the ongoing phylogenetic debate in Passeriformes. I investigated the recently introduced gene ZENK for its phylogenetic utility for passerine systematics in combination and comparison to three already established nuclear markers. My phylogenetic analyses of a comprehensive data set yielded highly resolved, consistent and strongly supported trees. I was able to show the high utility of ZENK for elucidating phylogenetic relationships within Passeriformes. For the second and third approach, I used chicken repeat 1 (CR1) retrotransposons as phylogenetic markers. I presented two specific CR1 insertions as apomorphic characters, whose presence/absence pattern significantly contributed to the resolution of a particular phylogenetic uncertainty, namely the position of the rockfowl species Picathartes spp. in the passerine tree. Based on my results, I suggest a closer relationship of these birds to crows, ravens, jays, and allies. For the third approach, I showed that CR1 sequences contain phylogenetic signal and investigated their applicability in more detail. In this context, I screened for CR1 elements in different passerine birds, used sequences of several loci to construct phylogenetic trees, and evaluated their reliability. I was able to corroborate existing hypotheses and provide strong evidence for some new hypotheses, e.g. I suggest a revision of the taxa Corvidae and Corvinae as vireos are closer related to crows, ravens, and allies. The subdivision of the Passerida into three superfamilies, Sylvioidea, Passeroidea, and Muscicapoidea was strongly supported. I found evidence for a split within Sylvioidea into two clades, one consisting of tits and the other comprising warblers, bulbuls, laughingthrushes, whitethroats, and allies. Whereas Passeridae appear to be paraphyletic, monophyly of weavers and estrild finches as a separate clade was strongly supported. The sister taxon relationships of dippers and the thrushes/flycatcher/chat assemblage was corroborated and I suggest a closer relationship of waxwings and kinglets to wrens, tree-creepers, and nuthatches. / Das Ziel dieser Arbeit war es, mittels neuer molekularer Marker zusätzliche Informationen über die phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse der Sperlingsvögel (Passeriformes) zu erhalten. Die Monophylie der Passeriformes, der größten Vogelgruppe (~59% aller lebenden Arten), sowie ihrer Unterteilung in Suboscines und Oscines sind gut belegt. Die phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb dieser Gruppen sind jedoch seit jeher sehr schwer zu entschlüsseln, da sich die meisten Linien durch eine schnelle Radiation entwickelten. Zahlreiche Studien haben verschiedene Hypothesen zur Phylogenie der Sperlingsvögel aufgestellt und damit die Suche nach neuen Markern initiiert. In meiner Untersuchung habe ich drei verschiedene Ansätze benutzt, um zur Klärung der Phylogenie beizutragen. Ich untersuchte das kürzlich als Marker eingeführte ZENK-Gen im Hinblick auf seinen Nutzen in der Systematik der Sperlingsvögel in Kombination und im Vergleich zu drei bereits etablierten nukleären Markern. Meine phylogenetischen Analysen eines umfassenden Datensatzes ergaben hoch aufgelöste, konsistente und stark unterstütze Stammbäume, so dass ich den hohen Nutzwert des ZENK-Gens für die Klärung phylogenetischer Verwandtschaftsverhältnisse der Passeriformes zeigen konnte. Für den zweiten und dritten Ansatz habe ich Chicken Repeat 1 (CR1) Retrotransposons als phylogenetische Marker benutzt. Anhand zweier spezifischer CR1 Insertionen als apomorphe Merkmale und deren Insertionsmuster in verschiedenen Sperlingsvögeln konnte ich die phylogenetische Position der afrikanischen Felshüpfer, Picathartes spp., klären. Aufgrund meiner Ergebnisse schließe ich auf eine engere Verwandtschaft der Felshüpfer zu den Rabenvögeln. Durch meinen dritten Ansatz konnte ich nachweisen, dass CR1-Sequenzen phylogenetische Informationen enthalten, und untersuchte detailliert deren Anwendung als Marker. Dafür habe ich in verschiedenen Sperlingsvögeln nach CR1 Elementen gesucht und mit einigen dieser Sequenzen Stammbäume berechnet, um die Verlässlichkeit der Marker zu überprüfen. Durch meine Untersuchungen konnte ich existierende Hypothesen stützen und zusätzlich starke Hinweise auf neue Hypothesen finden. Beispielsweise schlage ich eine Revision der Taxa Corvidae und Corvinae vor, da Vireos eng mit den Rabenvögeln verwandt sind. Die Unterteilung der Passerida in die drei Unterfamilien Sylvioidea, Passeroidea und Muscicapoidea konnte deutlich bestätigt werden. Ich habe Hinweise auf eine Trennung der Sylvioidea in zwei taxonomische Gruppen erhalten, einer bestehend aus Meisen und Verwandten und der andere aus Grasmücken, Bülbüls, Häherlingen, Brillenvögeln und Verwandten. Während die Passeridae paraphyletisch sind, wurde die Monophylie der Weber und Astrilden als ein eigenes Taxon unterstützt. Das Schwestergruppenverhältnis zwischen Wasseramseln und dem Drossel/Fliegenschnäpper/Schmätzer-Taxon wurde ebenfalls bestätigt. Außerdem habe ich Hinweise auf eine nähere Verwandtschaft zwischen Seidenschwänzen und Goldhähnchen zu Zaunkönigen, Baumläufern und Kleibern gefunden.

In einer Freilandstudie wurden für 18 Taxa aus den Libellen-Gattungen Aristocypha, Disparocypha, Heliocypha, Libellago, Neurobasis und Rhinocypha in verschiedenen Regionen Südostasiens repräsentative ethologische Daten gewonnen. Insgesamt 14 dieser Taxa wurden dabei erstmalig untersucht, für weitere konnte der bekannte Kenntnisstand erheblich erweitert werden. Das Fortpflanzungsverhalten der untersuchten Chlorocyphidae erwies sich als überraschend vielgestaltig und konnte vier neu beschriebenen Fortpflanzungssystemen zugeordnet werden. Der hohe Spezialisierungsgrad visueller Partnererkennungssysteme, die in starkem Maße auf ritualisierten Displayflügen basierten, ermöglichte die Nutzung spezifischer qualitativer und quantitativer Merkmale des Displayverhaltens als neue Methoden zur Diagnose evolutionärer Arten. Ferner wurde die Einbeziehung evolutiv hinreichend stabiler Verhaltensmerkmale zur Rekonstruktion phylogenetischer Beziehungen getestet.

Das canine Parvovirus (CPV-2)wurde erstmals bei Hunden im Jahr 1978 beschrieben. Dieses Virus verbreitete sich innerhalb weniger Monate weltweit in einer schweren Pandemie. Retrospektiv wird angegnommen, dass es sich aud dem Felinen Panleukopenie-Virus oder einem nah verwandten Virus entwickelt hat. Ziel dieser Arbeit war es, durch Untersuchungen von archivierten paraffineingebetteten Gewebeproben von Hunden und Katzen aus den frühen 1970iger Jahren einen möglichen Anzestor des caninen Parvovirus zu identifizieren und die Hypothese zu überprüfen, dass CPV-2 schon vor 1978 in den Hundepopulationen zirkulierte.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Univ., 2002. / Härtill 5 uppsatser.

Universiẗat, Diss., 2003--Mainz.