Diversificazione del cranio dei ruminanti: dai processi microevolutivi ai modelli macroevolutivi

Funzionalità del 17 marzo 2023

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di Thamarasee Jeewandara, Phys.org

I biologi evoluzionisti mirano a formare connessioni fondamentali tra processi microevolutivi e modelli macroevolutivi sulla base di set di dati comparativi di variazione a livello di popolazione. In un nuovo rapporto su Science Advances, Daniel R. Rhoda e un team di scienziati di biologia evoluzionistica dell’Università di Chicago e del Jackson Laboratory negli Stati Uniti, hanno analizzato un set di dati precedentemente pubblicato sui crani dei ruminanti (mammiferi).

I risultati sono stati distorti tramite l’allometria evolutiva craniofacciale (CREA) altamente conservata, in cui le specie più grandi hanno dimostrato volti proporzionalmente più lunghi. I risultati hanno evidenziato la caratteristica come una linea evolutiva di minor resistenza, facilitando la diversificazione morfologica allineata con lo spettro del browser-grazer. I risultati mostrano come i vincoli a livello di popolazione possano produrre modelli altamente direzionali di evoluzione fenotipica su scala macroevolutiva. Il lavoro fa luce sull’esplorazione del ruolo dell’allometria evolutiva craniofacciale nei cladi dei mammiferi.

La selezione naturale influenza la variazione fenotipica in una popolazione, dove lo sviluppo della popolazione risponde alla selezione. La direzione della maggiore quantità di variazione è nota come linea di minima resistenza (LLR) e rappresenta la potenziale direzione del maggiore cambiamento evolutivo. Se la selezione è allineata con la linea di minor resistenza, i biologi si aspettano che le popolazioni evolvano in un percorso diretto verso un picco adattativo. Tuttavia, se la selezione è orientata altrove, la risposta alla selezione sarà riallineata verso la linea di minor resistenza. Di conseguenza, le interazioni tra il paesaggio adattivo e i limiti di variazione all’interno di una specie a livello di popolazione determinano il percorso dell’evoluzione fenotipica.

I biologi evoluzionisti cercano di spiegare i modelli globali di biodiversità come obiettivo fondamentale nella ricerca biologica per scoprire i meccanismi microevolutivi alla base dei modelli macroevolutivi. Si aspettano che questi modelli influenzino i vincoli a livello di popolazione sulla macroevoluzione. In questo lavoro, Rhoda et al. presentano prove evidenti dell'influenza dell'allometria evolutiva craniofacciale (cioè caratteristiche delle creature viventi che cambiano con le dimensioni) sulla micro e macroevoluzione, che può essere esplorata lungo la linea di minor resistenza per facilitare la diversità morfologica.

Il cranio dei mammiferi mantiene un modello altamente conservato di allometria ontogenetica ed evolutiva, dove le specie più grandi hanno facce proporzionalmente più lunghe come esempio di allometria evolutiva craniofacciale. Sebbene l'allometria costituisca un limite all'evoluzione fenotipica, presenta un'opportunità per la comparsa di fenotipi estremi senza novità evolutive.

Ad esempio, i mammiferi più grandi e dal muso corto sono improbabili, mentre i fenotipi dal muso lungo e fuori portata derivano da questa allometria. L'allometria evolutiva craniofacciale appariva quindi come una linea evolutiva di minor resistenza, indicando semplicemente che i mammiferi più grandi avevano volti più lunghi a causa dei limiti legati alle dimensioni sulla formazione del cranio. I paleontologi hanno notato una forte relazione tra le dimensioni e la forma del cranio tra le specie, dove le specie più grandi rappresentavano volti più lunghi, e la pendenza dell'allometria evolutiva variava significativamente tra le sottofamiglie.

Il lavoro di esempio ha mostrato che le forme craniche dei dik-dik sono diverse da quelle di altri piccoli ruminanti a causa della maggiore retrazione nasale. Tuttavia, tutti i piccoli ruminanti possedevano musi più corti rispetto ai loro parenti più massicci e dal muso lungo. Utilizzando l'analisi filogenetica delle componenti principali, il team ha mostrato chiare tendenze dimensionali che dominano i principali assi di variazione per rafforzare ulteriormente i risultati. Roda et al. hanno ricreato il morfospazio interspecifico tra i cladi per comprendere meglio i diversi modelli evolutivi mentre esploravano l'allometria evolutiva craniofacciale.