Diversificación del cráneo de rumiantes: de procesos microevolutivos a patrones macroevolutivos

Característica del 17 de marzo de 2023

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por Thamarasee Jeewandara, Phys.org

Los biólogos evolutivos tienen como objetivo formar conexiones fundamentales entre los procesos microevolutivos y los patrones macroevolutivos basados ​​en conjuntos de datos comparativos de variación a nivel de población. En un nuevo informe sobre Science Advances, Daniel R. Rhoda y un equipo de científicos en biología evolutiva de la Universidad de Chicago y el Laboratorio Jackson en los EE. UU. analizaron un conjunto de datos publicado previamente de cráneos de rumiantes (mamíferos).

Los resultados fueron sesgados a través de la alometría evolutiva craneofacial (CREA) altamente conservada, donde las especies más grandes demostraron caras proporcionalmente más largas. Los resultados destacaron la característica como una línea evolutiva de menor resistencia, lo que facilita la diversificación morfológica alineada con el espectro de navegador-rozadores. Los resultados muestran cómo las restricciones a nivel de población pueden producir patrones altamente direccionales de evolución fenotípica a escala macroevolutiva. El trabajo arroja luz sobre la exploración del papel de la alometría evolutiva craneofacial en los clados de mamíferos.

La selección natural afecta la variación fenotípica en una población, donde el desarrollo de la población responde a la selección. La dirección de la mayor cantidad de variación se conoce como la línea de menor resistencia (LLR) y representa la dirección potencial del mayor cambio evolutivo. Si la selección está alineada con la línea de menor resistencia, los biólogos esperan que las poblaciones evolucionen en un camino directo hacia un pico de adaptación. Sin embargo, si la selección se orienta hacia otra parte, la respuesta a la selección se realineará hacia la línea de menor resistencia. Como resultado de esto, las interacciones entre el paisaje adaptativo y los límites de variación dentro de una especie a nivel de población determinan el camino de la evolución fenotípica.

Los biólogos evolutivos buscan explicar los patrones globales de la biodiversidad como un objetivo fundamental en la investigación biológica para descubrir los mecanismos microevolutivos que subyacen a los patrones macroevolutivos. Esperan que estos patrones influyan en las restricciones a nivel de población en la macroevolución. En este trabajo, Rhoda et al. presentan una fuerte evidencia de la influencia de la alometría evolutiva craneofacial (es decir, las características de los seres vivos que cambian con el tamaño) en la micro y macroevolución, que pueden explorarse a lo largo de la línea de menor resistencia para facilitar la diversidad morfológica.

El cráneo de los mamíferos mantiene un patrón altamente conservado de alometría ontogenética y evolutiva, donde las especies más grandes tienen caras proporcionalmente más largas como ejemplo de alometría evolutiva craneofacial. Si bien la alometría es un límite en la evolución fenotípica, presenta una oportunidad para que surjan fenotipos extremos sin novedad en el desarrollo.

Por ejemplo, los mamíferos más grandes y de cara corta son improbables, mientras que los fenotipos fuera de alcance de cara larga surgen debido a esta alometría. Por lo tanto, la alometría evolutiva craneofacial apareció como una línea evolutiva de menor resistencia, simplemente indicando que los mamíferos más grandes tenían caras más largas debido a los límites relacionados con el tamaño en la formación del cráneo. Los paleontólogos notaron una fuerte relación entre el tamaño y la forma del cráneo entre las especies, donde las especies más grandes representaban caras más largas y la pendiente de la alometría evolutiva variaba significativamente entre las subfamilias.

El trabajo de ejemplo mostró que las formas craneales de los dik-diks son diferentes a las de otros pequeños rumiantes debido a una mayor retracción nasal. Sin embargo, todos los pequeños rumiantes poseían caras más cortas que sus parientes más grandes y de cara larga. Mediante el análisis filogenético de componentes principales, el equipo mostró claras tendencias de tamaño que dominaban los principales ejes de variación para fortalecer aún más los resultados. Roda et al. recreó el morfoespacio interespecífico entre clados para comprender mejor los diversos patrones evolutivos mientras exploraba la alometría evolutiva craneofacial.

El equipo observó y corroboró que las similitudes morfoespaciales en el análisis se debían a la alometría, la principal influencia en la diversificación del cráneo bovino. Los investigadores notaron una clara tendencia de tamaño para la variación evolutiva en el cráneo de los bóvidos, donde la gran tribu de pastoreo Alcephini y la pequeña tribu de ramoneo Neotragini se diversificaron más de lo esperado en relación con su tasa evolutiva observada. El trabajo estuvo de acuerdo con los patrones macroevolutivos de diversificación dentro de los bóvidos y cérvidos que parecían alejarse más de su ancestro. Los datos representaron la labilidad evolutiva de la dieta de los rumiantes a lo largo del período Neógeno, al tiempo que ejemplifican la disminución de la diversidad de perisodactlys a lo largo de la era Cenozoica.

Roda et al. examinaron la variación de forma asociada con el continuo ramoneador-herbívoro y no quedaron claros si los cráneos excepcionalmente de cara alargada de grandes especies de pastoreo como Alcelaphini resultaron de (1) la selección directa de cráneos mejor adaptados para el pastoreo, que casualmente resultó ser de cara alargada , o (2) eran agnósticos a la selección para la ecología de forrajeo. En el último escenario, su suposición era que las caras más largas evolucionaron pasivamente durante los aumentos en el tamaño del cuerpo asociados con el pastoreo, lo que parecía poco probable debido a la íntima conexión entre la ingestión y el procesamiento de alimentos.

En cualquiera de los escenarios probables, la ecología de alimentación proporcionó un valor adaptativo para los cambios evolutivos en tamaño e influyó en la morfología craneal de los rumiantes para diversificarse. Roda et al. examinó si la alometría evolutiva craneofacial (CREA) es una línea evolutiva de menor resistencia en artiodáctilos rumiantes y analizó su influencia en la diversidad morfológica. Midieron directamente el eje de variación asociado con un CREA hipotético para interrogar su relación con la variación evolutiva a nivel de población y realizaron regresiones filogenéticas de mínimos cuadrados generalizados para medir las asociaciones entre la divergencia morfológica y el ángulo de divergencia relativo a CREA.

De esta manera, Daniel R. Rhoda y sus colegas examinaron los procesos microevolutivos que subyacen a los patrones macroevolutivos durante la diversificación del cráneo de los mamíferos (rumiantes). Exploraron la alometría evolutiva craneofacial (CREA) como un aspecto de la línea de menor resistencia (LLR), por lo que cuando generaron matrices de especies durante el trabajo, los resultados se alinearon estrechamente con CREA; lo que indica que la especie se había alejado más de sus antepasados ​​​​que los menos alineados.

El trabajo examinó los factores intrínsecos y extrínsecos que subyacen a las diferencias entre clados y sus patrones de diversificación en relación con los bóvidos y cérvidos en el espectro de ramoneadores-herbívoros. Y destacó la influencia de los factores intrínsecos en la diversificación de la morfología del cráneo de los rumiantes. Los resultados demostraron ampliamente la influencia de los límites intrínsecos en los patrones macroevolutivos, lo que permitió a los científicos visualizar más investigaciones sobre el papel de CREA en otros clados de mamíferos.

Más información: Daniel P. Rhoda et al, Diversificación del cráneo de rumiante a lo largo de una línea evolutiva de menor resistencia, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.ade8929

Ryan N. Felice et al, Orígenes del desarrollo de la evolución del mosaico en el cráneo aviar, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2017). DOI: 10.1073/pnas.1716437115

Información del diario:Actas de la Academia Nacional de Ciencias , Science Advances

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