Unexplored Character Diversity in Onychophora (Velvet Worms): A Comparative Study of Three Peripatid Species

Abstract

Low character variation among onychophoran species has been an obstacle for taxonomic and phylogenetic studies in the past, however we have identified a number of new and informative characters using morphological, molecular, and chromosomal techniques. Our analyses involved a detailed examination of Epiperipatus biolleyi from Costa Rica, Eoperipatus sp. from Thailand, and a new onychophoran species and genus from Costa Rica, Principapillatus hitoyensis gen. et sp. nov.. Scanning electron microscopy on embryos and specimens of varying age revealed novel morphological characters and character states, including the distribution of different receptor types along the antennae, the arrangement and form of papillae on the head, body and legs, the presence and shape of interpedal structures and fields of modified scales on the ventral body surface, the arrangement of lips around the mouth, the number, position and structure of crural tubercles and anal gland openings, and the presence and shape of embryonic foot projections. Karyotypic analyses revealed differences in the number and size of chromosomes among the species studied. The results of our phylogenetic analyses using mitochondrial COI and 12S rRNA gene sequences are in line with morphological and karyotype data. However, our data show a large number of unexplored, albeit informative, characters in the Peripatidae. We suggest that analysing these characters in additional species would help unravel species diversity and phylogeny in the Onychophora, and that inconsistencies among most diagnostic features used for the peripatid genera in the literature could be addressed by identifying a suite of characters common to all peripatids.

La baja variación de caracteres entre las especies de onicóforos ha sido un obstáculo para los estudios taxonómicos y filogenéticos en el pasado, sin embargo, hemos identificado una serie de caracteres nuevos e informativos utilizando técnicas morfológicas, moleculares y cromosómicas. Nuestros análisis incluyeron un examen detallado de Epiperipatus biolleyi de Costa Rica, Eoperipatus sp. de Tailandia, y una nueva especie y género de onicóforos de Costa Rica, Principapillatus hitoyensis gen. et sp. nov .. La microscopía electrónica de barrido en embriones y muestras de diferentes edades reveló nuevos caracteres morfológicos y estados de carácter, incluida la distribución de diferentes tipos de receptores a lo largo de las antenas, la disposición y forma de las papilas en la cabeza, el cuerpo y las piernas, la presencia y la forma de estructuras interpedales y campos de escamas modificadas en la superficie ventral del cuerpo, la disposición de los labios alrededor de la boca, el número, posición y estructura de los tubérculos crurales y las aberturas de las glándulas anales, y la presencia y forma de proyecciones embrionarias del pie. Los análisis cariotípicos revelaron diferencias en el número y tamaño de los cromosomas entre las especies estudiadas. Los resultados de nuestros análisis filogenéticos utilizando secuencias de genes COI mitocondrial y ARNr 12S están en consonancia con los datos morfológicos y de cariotipo. Sin embargo, nuestros datos muestran una gran cantidad de caracteres inexplorados, aunque informativos, en los Peripatidae. Sugerimos que analizar estos caracteres en especies adicionales ayudaría a desentrañar la diversidad de especies y la filogenia en Onychophora, y que las inconsistencias entre la mayoría de las características de diagnóstico utilizadas para los géneros de peripatidos en la literatura podrían abordarse identificando un conjunto de caracteres comunes a todos los peripatidos.