A clear picture of animal relationships is a prerequisite to understand how the morphological and ecological diversity of animals evolved over time. Among others, the placement of the acoelomorph flatworms, Acoela and Nemertodermatida, has fundamental implications for the origin and evolution of various animal organ systems. Their position, however, has been inconsistent in phylogenetic studies using one or several genes. Furthermore, Acoela has been among the least stable taxa in recent animal phylogenomic analyses, which simultaneously examine many genes from many species, while Nemertodermatida has not been sampled in any phylogenomic study. New sequence data are presented here from organisms targeted for their instability or lack of representation in prior analyses, and are analysed in combination with other publicly available data. We also designed new automated explicit methods for identifying and selecting common genes across different species, and developed highly optimized supercomputing tools to reconstruct relationships from gene sequences. The results of the work corroborate several recently established findings about animal relationships and provide new support for the placement of other groups. These new data and methods strongly uphold previous suggestions that Acoelomorpha is sister clade to all other bilaterian animals, find diminishing evidence for the placement of the enigmatic Xenoturbella within Deuterostomia, and place Cycliophora with Entoprocta and Ectoprocta. The work highlights the implications that these arrangements have for metazoan evolution and permits a clearer picture of ancestral morphologies and life histories in the deep past.

The complete 18S rDNA gene sequence of Macrobiotus group hufelandi (Tardigrada) was obtained and aligned with 18S rDNA and rRNA gene sequences of 24 metazoans (mainly protostomes). Discrete character (maximum-parsimony) and distance (neighbor-joining) methods were used to infer their phylogeny. The evolution of bootstrap proportions with sequence length (pattern of resolved nodes, PRN) was studied to test the resolution of the nodes in neighbor-joining trees. The results show that arthropods are monophyletic. Tardigrades represent the sister group of arthropods (in parsimony analyses) or they are related with crustaceans (distance analysis and PRN). Arthropoda are divided into two main evolutionary lines, the Hexapoda + Crustacea line (weakly supported), and the Myriapoda + Chelicerata line. The Hexapoda + Crustacea line includes Pentastomida, but the internal resolution is far from clear. The Insecta (Ectognatha) are monophyletic, but no evidence for the monophyly of Hexapoda is found. The Chelicerata are a monophyletic group and the Myriapoda cluster close to Arachnida. Overall, the results obtained represent the first molecular evidence for a Tardigrada + Arthropoda clade. In addition, the congruence between molecular phylogenies of the Arthropoda from other authors and this obtained here indicates the need to review those obtained solely on morphological characters.

Triploblastic relationships were examined in the light of molecular and morphological evidence. Representatives for all triploblastic "phyla" (except Loricifera) were represented by both sources of phylogenetic data. The 18S ribosomal (rDNA) sequence data for 145 terminal taxa and 276 morphological characters coded for 36 supraspecific taxa were combined in a total evidence regime to determine the most consistent picture of triploblastic relationships for these data. Only triploblastic taxa are used to avoid rooting with distant outgroups, which seems to happen because of the extreme distance that separates diploblastic from triploblastic taxa according to the 18S rDNA data. Multiple phylogenetic analyses performed with variable analysis parameters yield largely inconsistent results for certain groups such as Chaetognatha, Acoela, and Nemertodermatida. A normalized incongruence length metric is used to assay the relative merit of the multiple analyses. The combined analysis having the least character incongruence yields the following scheme of relationships of four main clades: (1) Deuterostomia [((Echinodermata + Enteropneusta) (Cephalochordata (Urochordata + Vertebrata)))]; (2) Ecdysozoa [(((Priapulida + Kinorhyncha) (Nematoda + Nematomorpha)) ((Onychophora + Tardigrada) Arthropoda))]; (3) Trochozoa [((Phoronida + Brachiopoda) (Entoprocta (Nemertea (Sipuncula (Mollusca (Pogonophora (Echiura + Annelida)))))))]; and (4) Platyzoa [((Gnathostomulida (Cycliophora + Syndermata)) (Gastrotricha + Plathelminthes))]. Chaetognatha, Nemertodermatida, and Bryozoa cannot be assigned to any one of these four groups. For the first time, a data analysis recognizes a clade of acoelomates, the Platyzoa (sensu Cavalier-Smith, Biol. Rev. 73:203-266, 1998). Other relationships that corroborate some morphological analyses are the existence of a clade that groups Gnathostomulida + Syndermata (= Gnathifera), which is expanded to include the enigmatic phylum Cycliophora, as sister group to Syndermata.

Contributors Preface 1. What are harvestmen? 2. Morphology and functional anatomy 3. Phylogeny and biogeography 4. Taxonomy 5. Paleontology 6. Cytogenetics 7. Ecology 8. Foraging and food habits 9. Natural enemies 10. Defense mechanisms 11. Social behavior 12. Reproduction 13. Development 14. Eco-physiology 15. Field and laboratory methods References Taxonomic Index Subject Index

In recent years, scientists have made remarkable progress reconstructing the animal phylogeny. There is broad agreement regarding many deep animal relationships, including the monophyly of animals, Bilateria, Protostomia, Ecdysozoa, and Spiralia. This stability now allows researchers to articulate the diminishing number of remaining questions in terms of well-defined alternative hypotheses. These remaining questions include relationships at the base of the animal tree, the position of Xenacoelomorpha, and the internal relationships of Spiralia. Recent progress in the field of animal phylogeny has important implications for our understanding of the evolution of development, morphology, genomes, and other characters. A remarkable pattern emerges—there is far more homoplasy for all these characters than had previously been anticipated, even among many complex characters such as segmentation and nervous systems. The fossil record dates most deep branches of the animal tree to an evolutionary radiation in the early Cambrian with roots in the Late Neoproterozoic.

Proper biological interpretation of a phylogeny can sometimes hinge on the placement of key taxa-or fail when such key taxa are not sampled. In this light, we here present the first attempt to investigate (though not conclusively resolve) animal relationships using genome-scale data from all phyla. Results from the site-heterogeneous CAT + GTR model recapitulate many established major clades, and strongly confirm some recent discoveries, such as a monophyletic Lophophorata, and a sister group relationship between Gnathifera and Chaetognatha, raising continued questions on the nature of the spiralian ancestor. We also explore matrix construction with an eye towards testing specific relationships; this approach uniquely recovers support for Panarthropoda, and shows that Lophotrochozoa (a subclade of Spiralia) can be constructed in strongly conflicting ways using different taxon- and/or orthologue sets. Dayhoff-6 recoding sacrifices information, but can also reveal surprising outcomes, e.g. full support for a clade of Lophophorata and Entoprocta + Cycliophora, a clade of Placozoa + Cnidaria, and raising support for Ctenophora as sister group to the remaining Metazoa, in a manner dependent on the gene and/or taxon sampling of the matrix in question. Future work should test the hypothesis that the few remaining uncertainties in animal phylogeny might reflect violations of the various stationarity assumptions used in contemporary inference methods.

Chelicerata represents one of the oldest groups of arthropods, with a fossil record extending to the Cambrian, and is sister group to the remaining extant arthropods, the mandibulates. Attempts to resolve the internal phylogeny of chelicerates have achieved little consensus, due to marked discord in both morphological and molecular hypotheses of chelicerate phylogeny. The monophyly of Arachnida, the terrestrial chelicerates, is generally accepted, but has garnered little support from molecular data, which have been limited either in breadth of taxonomic sampling or in depth of sequencing. To address the internal phylogeny of this group, we employed a phylogenomic approach, generating transcriptomic data for 17 species in combination with existing data, including two complete genomes. We analyzed multiple data sets containing up to 1,235,912 sites across 3,644 loci, using alternative approaches to optimization of matrix composition. Here, we show that phylogenetic signal for the monophyly of Arachnida is restricted to the 500 slowest-evolving genes in the data set. Accelerated evolutionary rates in Acariformes, Pseudoscorpiones, and Parasitiformes potentially engender long-branch attraction artifacts, yielding nonmonophyly of Arachnida with increasing support upon incrementing the number of concatenated genes. Mutually exclusive hypotheses are supported by locus groups of variable evolutionary rate, revealing significant conflicts in phylogenetic signal. Analyses of gene-tree discordance indicate marked incongruence in relationships among chelicerate orders, whereas derived relationships are demonstrably robust. Consistently recovered and supported relationships include the monophyly of Chelicerata, Euchelicerata, Tetrapulmonata, and all orders represented by multiple terminals. Relationships supported by subsets of slow-evolving genes include Ricinulei + Solifugae; a clade comprised of Ricinulei, Opiliones, and Solifugae; and a clade comprised of Tetrapulmonata, Scorpiones, and Pseudoscorpiones. We demonstrate that outgroup selection without regard for branch length distribution exacerbates long-branch attraction artifacts and does not mitigate gene-tree discordance, regardless of high gene representation for outgroups that are model organisms. Arachnopulmonata (new name) is proposed for the clade comprising Scorpiones + Tetrapulmonata (previously named Pulmonata).