The problem of systematically capturing and managing provenance for computational tasks has recently received significant attention because of its relevance to a wide range of domains and applications. The authors give an overview of important concepts related to provenance management, so that potential users can make informed decisions when selecting or designing a provenance solution.

Miniaturization, or the evolution of extremely small adult body size, is a widespread phenomenon in animals. It has important consequences for both organismal biology and phyletic diversification above the species level. The miniaturized phenotype is a complex combination of ancestral and derived traits, including reduction and structural simplification, increased variability, and morphological novelty. Many features likely represent secondary consequences of size decrease, which may be the result of selection primarily for small body size or some related attribute such as life history characteristics. In some cases, miniaturization has resulted in novel bauplans associated with the origin of higher taxa. Evaluation of causes and consequences of miniaturization should consider obvious feattires of physical size as well as less obvious, but biologically important, features such as genome and cell size.

Abstract Frogs are an ecologically diverse and phylogenetically ancient group of living amphibians that include important vertebrate cell and developmental model systems, notably the genus Xenopus . Here we report a high-quality reference genome sequence for the western clawed frog, Xenopus tropicalis , along with draft chromosome-scale sequences of three distantly related emerging model frog species, Eleutherodactylus coqui , Engystomops pustulosus and Hymenochirus boettgeri . Frog chromosomes have remained remarkably stable since the Mesozoic Era, with limited Robertsonian (i.e., centric) translocations and end-to-end fusions found among the smaller chromosomes. Conservation of synteny includes conservation of centromere locations, marked by centromeric tandem repeats associated with Cenp-a binding, surrounded by pericentromeric LINE/L1 elements. We explored chromosome structure across frogs, using a dense meiotic linkage map for X. tropicalis and chromatin conformation capture (HiC) data for all species. Abundant satellite repeats occupy the unusually long (∼20 megabase) terminal regions of each chromosome that coincide with high rates of recombination. Both embryonic and differentiated cells show reproducible association of centromeric chromatin, and of telomeres, reflecting a Rabl configuration similar to the “bouquet” structure of meiotic cells. Our comparative analyses reveal 13 conserved ancestral anuran chromosomes from which contemporary frog genomes were constructed.

Abstract Climate change and infectious diseases continue to drive global amphibian population declines, contributing to one of the greatest vertebrate extinctions of the Anthropocene. Currently around 16% amphibian species across the world are affected by four pathogens – Batrachochytrium dendrobatidis ( Bd ), B. salamandrivorans ( Bsal ), Ranavirus and Perkinsea . A climatic context behind the dispersal of some of these diseases is hypothesized. However, the interplay between niche conservatism (NC) and climatic niche evolution (CNE), essential to understand disease evolution and dispersal, has so far received little attention. Here we show that the impacts of amphibian pathogens are intensifying as their climatic niches evolve. NC-based analyses suggest that niches of these diseases overlap, especially in Europe and East/southeast Asia (ESEA), and that all four pathogens will continue to devastate amphibians through seasonality shifts and range expansions, penetrating deeper into temperate regions and global amphibian diversity hotspots. Bd will spread over diversity-rich mountain ranges and ranaviruses will overwhelm lowlands. CNE-based analyses suggest that the earliest lineages of these diseases originated in colder regions and that some lineages subsequently evolved towards warmer climatic niches. We caution that quiescent, warm-adapted strains are likely to become widespread and novel ranaviruses adapted to local climatic conditions and new hosts are likely to emerge. These results portend the dangers of introducing pathogens into new regions given their ability to adapt to changing climate scenarios. In a climatic background conducive to most of these diseases, frequent monitoring, enhanced biosecurity measures and policy reforms are needed for disease control and mitigation.

Abstract Taxonomic uncertainty at the species level compromises our knowledge of biodiversity, conservation and systematics. The impact of such uncertainty is heightened in megadiverse regions such as Amazonia due to high levels of cryptic diversity. We used integrative taxonomy based on newly collected topotypical specimens to redescribe the Amazonian nurse frog Allobates gasconi and infer its phylogenetic relationships. This species was described in 2002 based solely on morphology, but several characters crucial for the reliable diagnosis of species in Allobates were not considered. Our results show that A. gasconi sensu stricto is not a member of the A. caeruleodactylus clade as previously claimed, but is a member of the A. trilineatus clade. Allobates gasconi is readily distinguished from congeners by a combination of morphological and bioacoustic characters; a revised diagnosis is provided. The type series of A. gasconi comprises more than one species, and we exclude a paratype from lower Juruá River. The species is restricted geographically to flooded environments in the middle and upper Juruá River in Brazil and in the Ucayali River in Peru. The initial misidentification, subsequent absence of topotypic molecular and acoustic data, and the poor preservation condition of the type series have contributed to taxonomic confusion since A. gasconi was first described. The descriptions of other species of Allobates published more than two decades ago were based mainly on gross morphology and we recommend integrative taxonomic revisions to elucidate their systematics.

Abstract Although large diversifications of species occur unevenly across space and evolutionary lineages, the relative importance of their driving mechanisms, such as climate, ecological opportunity and key innovations, remains poorly understood. Here, we explore the remarkable diversification of rhacophorid frogs, which represent six percent of global amphibian diversity, utilize four distinct reproductive modes, and span a climatically variable area across mainland Asia, associated continental islands, and Africa. Using a complete species-level phylogeny, we find near-constant diversification rates but a highly uneven distribution of species richness. Montane regions on islands and some mainland regions have higher phylogenetic diversity and unique assemblages of taxa; we identify these as cool-wet refugia. Starting from a centre of origin, rhacophorids reached these distant refugia by adapting to new climatic conditions (‘niche evolution’-dominant), especially following the origin of key innovations such as terrestrial reproduction (in the Late Eocene) or by dispersal during periods of favourable climate (‘niche conservatism’-dominant).

ABSTRACT Most frogs’ diets shift between the larval and adult phases, from a filter-feeding herbivore to a bulk-feeding carnivore. This change in diet corresponds to a biphasic mode of gut development that begins during embryogenesis and resumes at metamorphosis, when nearly the entire anatomy of the tadpole is reorganized into its adult morphology. The frog Lepidobatrachus laevis forgoes this metamorphic shift in feeding mode and instead consumes a bulk-feeding, carnivorous diet both as a larvae and as an adult. This unusual larval diet is enabled by the presence of an adult-like stomach in the tadpole. This study investigates the anatomy and embryonic development of the larval stomach of L. laevis and what, if any, further changes occur during metamorphosis. The histology of embryonic and metamorphic stomach development is compared to that of Xenopus tropicalis , a frog with a typical larval stomach. We find that L. laevis directly forms an adult-like stomach during embryonic development without first forming a larval-like configuration. Moreover, no additional major remodeling of the stomach occurs during metamorphosis, although the stomach does gradually and slightly increase in complexity, proliferating more glands and increasing connective tissue and muscle layers, between hatching and the end of metamorphosis. This developmental trajectory of the stomach in L. laevis corresponds with the megalophagous, carnivorous diet these frogs maintain from tadpole to adult, as well as the maintenance of active feeding throughout metamorphosis. These results will facilitate future investigations into the mechanisms underlying the evolution of this unusual larval anuran feeding strategy, as well as the broader study of how development mediates evolutionary change.

Numerous physiological and morphological adaptations were achieved during the transition to lungless respiration following evolutionary lung loss in plethodontid salamanders, including those that enable efficient gas exchange across extrapulmonary tissue. However, the molecular basis of these adaptations is unknown. Here we show that lungless salamanders express in the skin and buccal cavity-the principal sites of respiratory gas exchange in these species-a novel paralog of the gene Surfactant-Associated Protein C (SFTPC), which is a critical component of pulmonary surfactant expressed exclusively in the lung in other vertebrates. The paralogous gene appears to be found only in salamanders, but, similar to SFTPC, in lunged salamanders it is expressed only in the lung. This heterotopic gene expression, combined with predictions from structural modeling and respiratory tissue ultrastructure, suggest that lungless salamanders produce pulmonary surfactant-like secretions outside the lungs and that the novel paralog of SFTPC might facilitate extrapulmonary respiration in the absence of lungs. Heterotopic expression of the SFTPC paralog may have contributed to the remarkable evolutionary radiation of lungless salamanders, which account for more than two thirds of urodele species alive today.