Faible disparité morphologique et ralentissement de l'évolution de la taille des membres près de l'origine des oiseaux

Aug 30, 2023

Nature Ecology & Evolution (2023)Citer cet article

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L'origine des oiseaux des dinosaures théropodes implique de nombreux changements dans l'anatomie musculo-squelettique et les structures épidermiques, y compris de multiples exemples de traits liés à la convergence et à l'homologie qui contribuent au raffinement de la capacité de vol. Les changements dans la taille et les proportions des membres sont importants pour la locomotion (par exemple, le membre antérieur pour le vol des oiseaux); ainsi, la compréhension de ces modèles est essentielle pour étudier la transition des théropodes terrestres aux théropodes volants. Ici, nous analysons les modèles de disparité morphologique et le taux d'évolution des membres appendiculaires le long des lignées souches avialan en utilisant des approches comparatives phylogénétiques. Contrairement à la sagesse traditionnelle selon laquelle une innovation évolutive comme le vol favoriserait et accélérerait l'évolutivité, nos résultats montrent un passage à une faible disparité et à un rythme ralenti près de l'origine des avialans qui est largement attribué au membre antérieur contraint par l'évolution. Ces résultats suggèrent que la sélection naturelle a façonné les modèles d'évolution des membres proches de l'origine des avialans d'une manière qui peut refléter le «plan directeur» des membres antérieurs ailés associé au vol motorisé.

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Nous remercions RN Felice pour son aide dans le calcul des taux d'évolution de R. Cette recherche est soutenue par la National Natural Science Foundation of China (n° 42225201 et 42288201), le Key Research Program of Frontier Sciences, l'Académie chinoise des sciences (n° ZDBS-LY-DQC002) et la Fondation Tencent (par le biais du PRIX XPLORER).

Laboratoire clé de l'évolution des vertébrés et des origines humaines, Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés, Académie chinoise des sciences, Pékin, Chine

Min Wang et Zhonghe Zhou

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MW a conçu le projet. MW et ZZ ont effectué les analyses et rédigé le manuscrit.

Correspondance à Min Wang.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Ecology & Evolution remercie Stephen Brusatte et Gregory Funston pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Les premier et troisième composants principaux (PC) dérivés de pPCA de tous les membres sont cartographiés sur l'arbre calibré dans le temps. a, PC1 (= 70,03 % d'écarts). b, PC3 (= 6,7 % d'écarts).

Les trois premiers composants principaux (PC) dérivés de pPCA de forelimb sont utilisés. a, Tracé binaire des PC 1 et 2. b, Tracé binaire des PC 1 et 3.

Les trois premiers composants principaux (PC) dérivés de pPCA du membre postérieur sont utilisés. a, Tracé binaire des PC 1 et 2. b, Tracé binaire des PC 1 et 3.

La disparité morphologique est quantifiée à l'aide de trois mesures : a, somme des variances ; b, distance médiane du centroïde ; c, et somme des plages. Les surfaces sombres et claires indiquent les intervalles de confiance de 50 % et 95 %, respectivement.

a, Phylomorphospace des indices BI et cruraux CI avec prise en compte de la phylogénie. b, c, Comparaison de la disparité entre trois sous-groupes en utilisant les écarts-types de BI (b) et CI (c), respectivement (Les cases représentent la médiane, le premier et le troisième quartile de la disparité morphologique ; n = 109 espèces). La disparité morphologique a été comparée à l'aide du test t de Welch pour la signification statistique (****seuil de valeur p bilatérale <0,05).

Les taux d'évolution sont significativement différents dans toutes les comparaisons par paires. Le scalaire de taux moyen est la moyenne des scalaires de taux calculés dans la distribution postérieure post-burn-in sous le modèle évolutif à taux variable (les cases représentent la médiane, le premier et le troisième quartile du scalaire de taux moyen ; n = 109 espèces). a, Tous les éléments appendiculaires. b, membre antérieur. c, membre postérieur. Les taux d'évolution entre les sous-groupes ont été comparés à l'aide d'un test t non paramétrique pour la signification statistique (**** : p < 0,00005).

Changements évolutifs de l'indice brachial à travers l'arbre théropode mésozoïque calibré dans le temps.

a, Taux d'évolution spécifiques à la branche et changements de taux (Les taux d'évolution spécifiques à la branche sont indiqués par les dégradés de couleur. Les probabilités postérieures de changements de taux sont indiquées par la taille relative des triangles gris). b, Comparaison du taux d'évolution de l'indice brachial entre les sous-groupes (les cases représentent la médiane, le premier et le troisième quartile du scalaire du taux moyen ; n = 109 espèces). Les taux d'évolution sont significativement différents dans toutes les comparaisons par paires, sauf entre les Avialae et les théropodes non paraviens.

Changements évolutifs de l'indice crural à travers l'arbre théropode mésozoïque calibré dans le temps.

a, Taux d'évolution spécifiques à la branche et changements de taux (Les taux d'évolution spécifiques à la branche sont indiqués par les dégradés de couleur. Les probabilités postérieures de changements de taux sont indiquées par la taille relative des triangles gris). b, Comparaison du taux d'évolution de l'indice brachial entre les sous-groupes (les cases représentent la médiane, le premier et le troisième quartile du scalaire du taux moyen ; n = 109 espèces). Les taux d'évolution sont significativement différents dans toutes les comparaisons par paires.

Fig. supplémentaires. 1–23 et tableaux 1–11.

Liste d'échantillonnage taxonomique.

Le code R, les données brutes et les résultats dérivés de la phylogénie mise à l'échelle en utilisant la méthode «égale» et différentes hypothèses phylogénétiques.

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Réimpressions et autorisations

Wang, M., Zhou, Z. Faible disparité morphologique et ralentissement de l'évolution de la taille des membres près de l'origine des oiseaux. Nat Écol Évol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

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Reçu : 03 février 2023

Accepté : 09 mai 2023

Publié: 05 juin 2023

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

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