Tese de doutoramento em Biology (especialização em Integral Management of the Sea)Molecular techniques have been effective in signalling potential hidden diversity in species displaying
similar morphology and presumed widespread distribution. In this study, members of Phyllodocida
collected along European coasts were used as a model taxon to investigate this topic, by employing a
combination of multi-locus molecular data (mtCOI-5P, 16SrRNA, ITS regions and 28SrRNA), together with
morphological and morphometric examination. This work identified a large number of undescribed cryptic
lineages within 6 morphospecies, namely: Eumida sanguinea (22 Molecular Operational Taxonomic Units
- MOTUs); Eulalia clavigera (9 MOTUs); Hediste diversicolor (5 MOTUs); Platynereis dumerilii (10 MOTUs);
Perinereis cultrifera (14 MOTUs) and Trypanosyllis zebra (10 MOTUs). In total 70 lineages were
uncovered, of which 43 are unique to this work. Five of these morphospecies have a dedicated chapters
where an integrative approach allowed the description of 13 new species to science and the clarification
of ambiguities regarding previously descriptions. The Macaronesian islands and especially, the western
part of the Mediterranean Sea, are hotspots of cryptic diversity, with a total of 10 and 30 unique lineages
for each region, respectively. Mediterranean MOTUs appear to be genetically closer to the ones from
Macaronesia islands, instead of the NE Atlantic lineages. A total of 2171 new sequences (1012 COI, 307
16S, 320 ITS and 532 28S) were added to the reference libraries (GenBank and BOLD systems) and will
be publicly available upon publication in peer-reviewed journals. Upon minute morphological examination
of the specimens, it become apparent that several lineages with obvious morphological differences have
been overlooked in the literature, being commonly misidentified to the morphologically closer described
species. Morphological stasis was challenged, since it appears that the older the ancestral split resulting
from the different geological event periods, the higher is the probability of finding slight phenotypic
disparities in cryptic lineages, previously thought to be morphological identical. Evidence for this can be
seen in the deep divergence between major phylogenetic clades within some of the analysed species
complex, and the perfect match of each clade to the specific morphological variation (e.g. complexes
within Perinereis, Platynereis and Eulalia). In spite of these contributes, the analyses indicated that only
11% of the existing Phyllodocida species have DNA barcodes publicly available. Naming molecular
lineages which lacked enough specimens with structural integrity, further sampling in subtidal regions
and additional bio-informatic tools to explore the cryptic phenomena from an evolutionary and
phylogeographic point of view is desirable in future works.Técnicas moleculares têm vindo a ser eficazes na sinalização de diversidade oculta em espécies com
uma ampla distribuição geográfica. Nesta tese, membros dos Phyllodocida coletados ao longo das costas
europeias foram utilizados como um táxon modelo para investigar espécies crípticas, usando uma
combinação de dados moleculares multi-locus (mtCOI-5P, rRNA16S, regiões ITS e rRNA28S),
morfológicos e morfométricos. Este estudo identificou um grande número de linhagens crípticas não
descritas em 6 morfo-espécies distintas: Eumida sanguinea (22 Unidades moleculares taxonómicas
operacionais - MOTUs); Eulalia clavigera (9 MOTUs); Hediste diversicolor (5 MOTUs); Platynereis dumerilii
(10 MOTUs); Perinereis cultrifera (14 MOTUs) e Trypanosyllis zebra (10 MOTUs). No total, foram
descobertas 70 linhagens, das quais 43 aparentam ser exclusivas deste trabalho. Cinco dessas morfo espécies têm nesta tese um capítulo dedicado, onde uma abordagem integrativa permitiu a descrição de
13 novas espécies para a ciência e a remoção de ambiguidades em relação a descrições anteriores. As
ilhas da Macaronésia e a parte ocidental do Mar Mediterrâneo, são hotspots de especiação críptica,
tendo-se encontrado um total de 10 e 30 linhagens únicas para cada região, respetivamente. MOTUs
mediterrâneos aparentam ser geneticamente mais próximos das ilhas da Macaronésia, com as linhagens
do Nordeste Atlântico aparentando ser mais distantes. Um total de 2171 novas sequencias (1012 COI,
307 16S, 320 ITS e 532 28S) foram adicionadas às bibliotecas de referência (GenBank e BOLD) e
estarão disponíveis publicamente após publicação. Ao examinar mais detalhadamente o grau real de
semelhança morfológica entre algumas destas supostas linhagens crípticas, fica claro que um numero
considerável possui diferenças morfológicas que foram negligenciadas e erroneamente identificadas. A
estase morfológica foi desafiada, uma vez que parece que quanto mais antiga a divisão ancestral
resultante dos diferentes períodos geológicos, maior é a probabilidade de encontrar pequenas
disparidades fenotípicas em linhagens que inicialmente aparentavam ser morfologicamente idênticas. A
evidência disso pode ser vista na divergência profunda entre os principais clados filogenéticos em alguns
dos complexos aqui analisados e a combinação perfeita de cada clado com uma variação morfológica
específica (por exemplo, nos complexos Perinereis, Platynereis e Eulalia). Além do mais, verificou-se
neste estudo que apenas 11% das espécies existentes na ordem dos Phyllodocida têm códigos de barra
de ADN disponíveis ao público. Linhagens moleculares por nomear, mais amostragens em regiões
subtidais e ferramentas bioinformáticas adicionais são necessárias para continuar a explorar este
fenômeno críptico do ponto de vista evolutivo e filogeográfico.I am grateful to the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) for supporting my PhD grant SFRH/BD/131527/2017, hosted by the University of Minho (Portugal), the University of Aveiro (Portugal) and University of Gothenburg (Sweden) in the scope of the PhD programme in Marine Science, Technology and Management (Do*Mar), specialization in Integral Management of the Sea. I also received financial support from the DNAqua-Net STSM grant "Rich and hidden biodiversity not yet barcoded in the Canary archipelago (Spain) as an opportunity to enrich the DNA barcode reference library for European polychaetes", under the EU Cost action CA15219 - Developing new genetic tools for bioassessment of aquatic ecosystems in Europe. The research leading to these results also received partial funding, from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 730984, ASSEMBLE Plus project (application n. 8229, 4th CALL, "Crypticism in the marine realm: DNA barcode-based outlook into selected invertebrate taxa of the Eastern Mediterranean"). I would like to thank the project “The NextSea: Next generation monitoring of coastal ecosystems in a scenario of global change” (NORTE-01-0145-FEDER-000032), supported by NORTE 2020 (Norte Portugal Regional Operational Programme), under the PORTUGAL 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF), and the project River2Ocean – Socio-ecological and biotechnological solutions for the conservation and valorisation of aquatic biodiversity in the Minho Region, with the reference NORTE-01-0145-FEDER-000068, co-financed by the European Regional Development Fund (ERDF), through Programa Operacional Regional do Norte (NORTE 2020), for supporting this work. Financial support to Arne Nygren from the Norwegian Taxonomy Initiative [http://www.biodiversity.no/Pages/135523] (Cryptic polychaete species in Norwegian waters, knr 49- 13, pnr 70184228), the Swedish Taxonomy Initiative [https://www.artdatabanken.se/en/the-swedish taxonomy-initiative/] (Polychaete species complexes in Swedish waters, dnr 140/07 1.4 and 166/08 1.4), and Kungliga Fysiografiska sällskapet Nilsson-Ehle donationerna [https://www.fysiografen.se/sv/]
