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Fossil calibration dates for molecular phylogenetic analysis of snakes 1: Serpentes, Alethinophidia, Boidae, Pythonidae

Jason J. Head

Plain Language Abstract

Temporally resolved and phylogenetically justified fossils provide minimum divergence timings for the majority of higher-order clades of basal snakes. Calibration points for the basal-most divergences within Serpentes are Cretaceous in age, whereas divergences for boids and pythonids are Cenozoic in age. The majority of phylogenetically explicit calibration points are geologically younger than previously used dates derived from older literature.

Resumen en Español

Fechas de calibración con fósiles para el análisis filogenético molecular de serpientes 1: Serpentes, Alethinophidia, Boidae, Pythonidae

Las serpientes poseen un extenso registro fósil a través del Cretácico Superior y el Cenozoico, y constituyen un clado importante para los estudios de filogenia molecular. El uso del registro fósil de las serpientes ha sido históricamente una fuente limitada e inexacta de datos temporales en los estudios moleculares debido a ambigüedades taxonómicas y filogenéticas. Aquí se proporcionan 10 fechas de calibración obtenidas a partir de fósiles para el análisis filogenético de las interrelaciones de orden superior de las serpientes. Los puntos de calibración incluyen justificaciones sistemáticas basadas en apomorfías y fechas precisas de tiempos de divergencia mínimos estrictos. Los nodos calibrados son para el clado de todas las serpientes, Alethinophidia, y taxones de Boidae y Pythonidae. Los tiempos de divergencia mínimos estrictos van desde el inicio del Cretácico tardío hasta el Mioceno medio. Estas fechas proporcionan mínimos precisos para restringir la temprana historia evolutiva del taxón Serpentes. Las comparaciones de las calibraciones filogenéticamente acreditadas con los estudios previamente publicados que emplean asignaciones forma-taxón sugieren divergencias mucho menos antiguas para los nodos acreditados e indican que las estimaciones de divergencia en el tiempo profundo que se han correlacionado con historias tectónicas pueden ser considerablemente más antiguas y dependientes de las presunciones relacionadas con la vicarianza en Gondwana durante el Cretácico Inferior considerada como un mecanismo de especiación.

Palabras clave: Serpentes; fósiles; calibración; Boidae; Pythonidae; Alethinophidia

Traducción: Enrique Peñalver

Résumé en Français

Dates d'étalonnage fossiles pour l'analyse phylogénétique moléculaire des serpents 1: Serpentes, Alethinophidia, Boidae, Pythonidae

Les serpents possèdent un registre fossile dense à travers le Crétacé supérieur et le Cénozoïque et sont un clade important pour les études de phylogénie moléculaire. L'utilisation du registre fossile des serpents a été historiquement une source limitée et inexacte de données temporelles dans les études moléculaires en raison des ambiguïtés taxonomiques et phylogénétiques. Ici, je fournis 10 dates d'étalonnage fossiles pour l'analyse phylogénétique des relations d'ordre supérieur de serpents. Les points de calibration comprennent des justifications systématiques basés sur l'apomorphie et des dates précises pour les timings de divergence minimale. Les nœuds calibrés sont pour le clade de serpent total, et les taxons Alethinophidia, boïdé et pythonidé. Les timings de divergence minimale vont du début du Crétacé supérieur au Miocène moyen. Ces dates offrent un minimum précis pour contraindre le début de l'histoire évolutive de Serpentes. Les comparaisons des étalonnages phylogénétiquements justifiés, avec des études publiées qui employaient des affectations de taxons de forme, suggèrent des divergences beaucoup plus jeunes pour les nœuds justifiés et indiquent que les estimations de divergence de temps profond, qui ont été corrélées avec des histoires tectoniques, peuvent être considérablement trop vieilles et dépendantes sur des présomptions de vicariance de Gondwana au Crétacé inférieur comme un mécanisme de spéciation.

Mots-clés: Serpentes; fossiles; étalonnage; Boidae; Pythonidae; Alethinophidia

Translator: Kenny J. Travouillon

Deutsche Zusammenfassung

Fossile Kalibrierungsdaten zur molekularen phylogenetischen Analyse von Schlangen 1: Serpentes, Alethinophidia, Boidae, Pythonidae

Schlangen haben in der späten Kreide und im Känozoikum einen dünnen Fossilrekord und sind eine wichtige Klade für molekular-phylogenetische Untersuchungen. Der Fossilrekord von Schlangen war historisch eine begrenzte und ungenaue Quelle für molekulare Untersuchungen, da taxonomische und phylogenetische Unklarheiten herrschten. Hier präsentiere ich zehn fossile Kalibrierungsdaten für phylogenetische Analysen zu Verwandtschaftsbeziehungen höherer Ordnung bei Schlangen. Kalibrierungspunkte beinhalten Apomorphie-basierte systematische Begründungen und genaue Daten für harte minimale Divergenzzeitpunkte. Kalibrierte Knotenpunkte sind für die Schlangenklade Alethinophidia und boide und phytonide Taxa. Harte minimale Divergenzzeitpunkte reichen von der frühesten Spätkreide bis zum mittleren Miozän. Diese Daten stellen genaue Minima, um die frühe Evolutionsgeschichte der Schlangen zu beschränken. Vergleiche von phylogenetisch begründeten Kalibrierungen mit publizierten Studien, in denen Form-Taxon Bestimmungen verwendet wurden, weisen auf erheblich jüngere Divergenzen bei begründeten Knotenpunkten hin. Sie indizieren, dass Tiefenzeitdivergenzschätzungen, die mit tektonischen Ereignissen korreliert worden waren, möglicherweise zu alt sind und sich zu sehr auf Vermutungen über frühkreidezeitliche gondwanische Vikarianz als Artbildungsmechanismus verlassen haben.

Schlüsselwörter: Serpentes; fossil; Kalibrierung; Boidae; Pythonidae; Alethinophidia

Translator: Eva Gebauer

Arabic

487 arab

Translator: Ashraf M.T. Elewa

 

 

FIGURE 1. Time-calibrated phylogeny of Serpentes based on Pyron et al. (2013) and Reynolds et al. (2014). Numbers represent calibrated nodes in text. Fossil taxa are the calibration points for their respective nodes. Thickened bars represent well-sampled, taxonomically resolved stratigraphic distributions for the sister taxa to Pan-Serpentes and snake lineages whose first occurrences are determined by older sister taxa. Thin bars represent estimated stratigraphic distributions for taxa with poorly resolved fossil records, or no published fossil record (names in grey). “Scolecophidia” represents a paraphyletic grade with respect to Alethinophidia (see text). 

figure1

 

headJason J. Head
Department of Earth and Atmospheric Sciences and Nebraska State Museum of Natural History
University of Nebraska-Lincoln
Lincoln, NE 68588-04340
USA
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Jason Head is a vertebrate paleontologist and evolutionary morphologist who specializes in the Cenozoic histories of Crown Group squamates and other reptiles. He has conducted field research in Pakistan, Tanzania, Mali, India, Jordan, Colombia, and North America. Jason is currently an Assistant Professor in the Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Nebraska-Lincoln and Curator of Vertebrate Paleontology in the University of Nebraska State Museum of Natural History, where he studies the evolution of reptiles in relationship to climate and development, advises students, and answers many, many e-mails.