Phylogenetic analysis of the Tityus clathratus species group and other Tityus groups and subgenera (Scorpiones, Buthidae) based on molecular and morphological characters

Entre os gêneros de bútideos, Tityus é o gênero mais diverso (>220 species). No entanto, apesar de sua riqueza, ampla distribuição e importância médica, pouca atenção tem sido dada ao estudo de suas relações filogenéticas. Nosso estudo teve como objetivo testar a monofilia de Tityus e seus subgêneros e grupos de espécies, com ênfase especial no grupo de espécies Tityus clathratus. Para isso, usamos 162 caracteres fenotípicos e ~3618 pares de bases de nucleotídeos de três marcadores mitocondriais (12S, 16S e COI) e dois nucleares (18S e 28S). Além disso, incluímos 161 terminais (141 terminais de Tityus/ 88 terminais do grupo de espécies Tityus clathratus), representando 58 espécies de Tityus (25% da riqueza do gênero). Os outros 20 terminais foram compostos por gêneros de butídeos do grupo externo distribuídos principalmente na América do Sul, cada um dos quais foi representado por duas espécies (exceto Ananteris). Matrizes moleculares e de evidencia total foram analisadas individualmente usando máxima verossimilhança (IQTREE) e máxima parcimônia com homologia estática (TNT) e homologia dinâmica (POY) para dados moleculares. Em geral, as hipóteses obtidas foram muito semelhantes, independentemente dos critérios de otimalidade e do esquema de homologia molecular empregados. Em todas as árvores: i) Tityus foi monofilético e teve dois clados principais, ii) MesoTityus foi sinônimo de Tityus, iii) MicroTityus foi o grupo irmão de Tityus (exceto na árvore MP-SH-TE), iii) Tityus (MesoTityus) foi monofilético, e vi) Ananteris foi o grupo irmão dos demais gêneros analisados. Adicionalmente, observamos um aumento nos valores de suporte na análise de evidencia total comparada com a análise de dados moleculares, em ambos os critérios de otimalidade. Curiosamente, as relações dos gêneros do grupo externo, relações internas de Tityus (MesoTityus) e as posições de alguns terminais de Tityus (Atreus) e Tityus (Tityus) foram sensíveis ao critério de otimalidade e ao esquema de homologia molecular empregados. Além disso, com base em nossos resultados, propusemos um novo subgênero; três novos grupos de espécies; uma nova espécie de Tityus (MesoTityus): Tityus crypticus sp. n.; dois grupos de espécies sinônimos, e sete sinônimos de espécies do grupo de espécies Tityus clathratus. No total, 14 grupos de espécies de Tityus foram recuperados em nossas análises. Finalmente, para permitir o uso taxonômico de nossa filogenia, propusemos uma chave de identificação para gêneros de butídeos do Novo Mundo e grupos de espécies de Tityus. Este estudo foi a terceira análise de evidência total já feita na família Buthidae e a primeira a se concentrar nos terminais Tityus. No entanto, estudos filogenéticos adicionais, incluindo mais evidências (fenotípicas e genotípicas) e mais terminais de Tityus, são necessários para propor uma futura hipótese filogenética mais abrangente deste diverso gênero Neotropical.Among the buthid genera, Tityus is the most species-rich genus (>220 species). Nevertheless, despite its richness, wide distribution, and medical importance, insufficient attention has been paid to the study of its phylogenetic relationships. Our study aimed to test the monophyly of Tityus and its subgenera and species groups, with a special emphasis on the Tityus clathratus species group, using a total evidence approach. To do so, we used 162 phenotypic characters and ~3618 nucleotide base pairs from three mitochondrial (12S, 16S, and COI) and two nuclear (18S and 28S) markers. Also, we included 161 terminals (141 terminals of Tityus/ 88 terminals of the Tityus clathratus species group), representing 58 Tityus species (25% of the genus richness). The other 20 terminals were composed of outgroup buthid genera mainly distributed in South America, and each genus was represented by two species (except for Ananteris). Molecular-only and total evidence matrixes were individually analyzed using maximum likelihood (IQTREE), and maximum parsimony with static homology (TNT) and dynamic homology (POY) for the molecular data. In general, the hypotheses obtained were very similar, independently of the optimality criteria and molecular homology scheme employed. In all the trees: i) Tityus was monophyletic and had two main clades, ii) MesoTityus was a synonym of Tityus, iii) MicroTityus was the sister group of Tityus (except for the MP-SH-TE tree), iii) Tityus (MesoTityus) was monophyletic, and vi) Ananteris was the sister group of the other genera analyzed. Additionally, we observed an increase in the support values in the total evidence dataset analysis compared to the molecular-only dataset analysis, in both optimality criteria. Interestingly, outgroup genera relationships, Tityus (MesoTityus) internal relationships, and the positions of a few terminals of Tityus (Atreus) and Tityus (Tityus) were sensible to the optimality criteria and molecular homology scheme employed. Also, based on our results, we proposed: a new subgenus; three new species groups; a new species of Tityus (MesoTityus): Tityus crypticus sp. n..; two species groups synonyms, and seven species synonyms of the Tityus clathratus species group. In total, 14 Tityus species group were recovered in our analyses. Finally, to allow the taxonomic use of our phylogeny, we proposed an identification key to New World buthid genera and Tityus species groups. This study was the third total evidence analysis ever done in the family Buthidae and the first to focus on Tityus terminals. Nevertheless, additional phylogenetic studies, including more evidence (phenotypic and genotypic) and Tityus terminals, are needed to propose a future comprehensive phylogenetic hypothesis of this diverse Neotropical genus