Baja disparidad morfológica y tasa desacelerada de evolución del tamaño de las extremidades cerca del origen de las aves

Aug 30, 2023

Nature Ecology & Evolution (2023)Citar este artículo

Detalles de métricas

El origen de las aves a partir de los dinosaurios terópodos implica muchos cambios en la anatomía musculoesquelética y las estructuras epidérmicas, incluidas múltiples instancias de convergencia y rasgos relacionados con la homología que contribuyen al refinamiento de la capacidad de vuelo. Los cambios en el tamaño y las proporciones de las extremidades son importantes para la locomoción (por ejemplo, la extremidad anterior para el vuelo de las aves); por lo tanto, comprender estos patrones es fundamental para investigar la transición de los terópodos terrestres a los voladores. Aquí analizamos los patrones de disparidad morfológica y la tasa evolutiva de las extremidades apendiculares a lo largo de los linajes de tallo aviala utilizando enfoques comparativos filogenéticos. Contrariamente a la sabiduría tradicional de que una innovación evolutiva como el vuelo promovería y aceleraría la capacidad de evolución, nuestros resultados muestran un cambio hacia una baja disparidad y una tasa desacelerada cerca del origen de las aves que se atribuye en gran medida a la extremidad anterior restringida evolutivamente. Estos resultados sugieren que la selección natural dio forma a patrones de evolución de las extremidades cercanos al origen de los avialanos de una manera que puede reflejar el 'modelo' de las extremidades anteriores aladas asociado con el vuelo propulsado.

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Agradecemos a RN Felice por su ayuda para calcular las tasas evolutivas en R. Esta investigación cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (núms. 42225201 y 42288201), el Programa de Investigación Clave de Ciencias Fronterizas, la Academia de Ciencias de China (núm. ZDBS-LY-DQC002) y la Fundación Tencent (a través del PREMIO XPLORER).

Laboratorio Clave de Evolución de Vertebrados y Orígenes Humanos, Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados, Academia China de Ciencias, Beijing, China

Min Wang y Zhonghe Zhou

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MW concibió el proyecto. MW y ZZ realizaron los análisis y escribieron el manuscrito.

Correspondencia a Min Wang.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Ecology & Evolution agradece a Stephen Brusatte y Gregory Funston por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Los componentes principales primero y tercero (PC) derivados de pPCA de todas las extremidades se mapean en el árbol calibrado en el tiempo. a, PC1 (=70,03% de varianzas). b, PC3 (=6,7% de varianzas).

Se utilizan los primeros tres componentes principales (PC) derivados de pPCA de la extremidad anterior. a, Gráfico binario de PC 1 y 2. b, Gráfico binario de PC 1 y 3.

Se utilizan los tres primeros componentes principales (PC) derivados de pPCA de las patas traseras. a, Gráfico binario de PC 1 y 2. b, Gráfico binario de PC 1 y 3.

La disparidad morfológica se cuantifica mediante tres métricas: a, suma de varianzas; b, distancia media desde el centroide; c, y suma de rangos. Las superficies oscuras y claras indican los intervalos de confianza del 50 % y 95 %, respectivamente.

a, Phylomorphospace de BI e índices de CI crural con filogenia en cuenta. b, c, Comparación de disparidad entre tres subgrupos usando desviaciones estándar de BI (b) y CI (c), respectivamente (Los recuadros representan la mediana, el primer y el tercer cuartil de la disparidad morfológica; n = 109 especies). La disparidad morfológica se comparó utilizando la prueba t de Welch para la significación estadística (****umbral de valor de p bilateral <0,05).

Las tasas evolutivas son significativamente diferentes en todas las comparaciones por pares. El escalar de tasa media es la media de los escalares de tasa calculados en la distribución posterior post-burn-in bajo el modelo evolutivo de tasa variable (Los recuadros representan la mediana, el primer y el tercer cuartil del escalar de tasa media; n = 109 especies ). a, Todos los elementos apendiculares. b, extremidad anterior. c, extremidades posteriores. La tasa de evolución entre los subgrupos se comparó mediante una prueba t no paramétrica para la significación estadística (****: p < 0,00005).

Cambios evolutivos del índice braquial a través del árbol terópodo mesozoico calibrado en el tiempo.

a, Tasas evolutivas específicas de rama y cambios de velocidad (las tasas evolutivas específicas de rama se indican mediante gradientes de color. Las probabilidades posteriores de cambios de velocidad se indican mediante el tamaño relativo de los triángulos grises). b, Comparación de la tasa evolutiva del índice braquial entre subgrupos (Los recuadros representan la mediana, el primer y el tercer cuartil de la tasa media escalar; n = 109 especies). Las tasas evolutivas son significativamente diferentes en todas las comparaciones por pares, excepto entre Avialae y terópodos no paravianos.

Cambios evolutivos del índice crural a través del árbol terópodo mesozoico calibrado en el tiempo.

a, Tasas evolutivas específicas de rama y cambios de velocidad (las tasas evolutivas específicas de rama se indican mediante gradientes de color. Las probabilidades posteriores de cambios de velocidad se indican mediante el tamaño relativo de los triángulos grises). b, Comparación de la tasa evolutiva del índice braquial entre subgrupos (Los recuadros representan la mediana, el primer y el tercer cuartil de la tasa media escalar; n = 109 especies). Las tasas evolutivas son significativamente diferentes en todas las comparaciones por pares.

Figs suplementarias. 1–23 y tablas 1–11.

Lista de muestreo taxonómico.

El código R, los datos brutos y los resultados derivados de la filogenia escalada utilizando el método 'igual' y diferentes hipótesis filogenéticas.

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Wang, M., Zhou, Z. Baja disparidad morfológica y tasa desacelerada de evolución del tamaño de las extremidades cerca del origen de las aves. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

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Recibido: 03 febrero 2023

Aceptado: 09 mayo 2023

Publicado: 05 junio 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

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