Published April 29, 2015 | Version v1
Publication Open

Evolutionary Patterns among Living and Fossil Kogiid Sperm Whales: Evidence from the Neogene of Central America

  • 1. Natural History Museum of Los Angeles County
  • 2. California State University, Fullerton
  • 3. Iowa State University
  • 4. Smithsonian Tropical Research Institute

Description

Kogiids are known by two living species, the pygmy and dwarf sperm whale (Kogia breviceps and K. sima). Both are relatively rare, and as their names suggest, they are closely related to the sperm whale, all being characterized by the presence of a spermaceti organ. However, this organ is much reduced in kogiids and may have become functionally different. Here we describe a fossil kogiid from the late Miocene of Panama and we explore the evolutionary history of the group with special attention to this evolutionary reduction. The fossil consists of cranial material from the late Tortonian (~7.5 Ma) Piña facies of the Chagres Formation in Panama. Detailed comparison with other fossil and extant kogiids and the results of a phylogenetic analysis place the Panamanian kogiid, herein named Nanokogia isthmia gen. et sp. nov., as a taxon most closely related to Praekogia cedrosensis from the Messinian (~6 Ma) of Baja California and to Kogia spp. Furthermore our results show that reduction of the spermaceti organ has occurred iteratively in kogiids, once in Thalassocetus antwerpiensis in the early-middle Miocene, and more recently in Kogia spp. Additionally, we estimate the divergence between extant species of Kogia at around the late Pliocene, later than previously predicted by molecular estimates. Finally, comparison of Nanokogia with the coeval Scaphokogia cochlearis from Peru shows that these two species display a greater morphological disparity between them than that observed between the extant members of the group. We hypothesize that this reflects differences in feeding ecologies of the two species, with Nanokogia being more similar to extant Kogia. Nanokogia shows that kogiids have been part of the Neotropical marine mammal communities at least since the late Miocene, and gives us insight into the evolutionary history and origins of one of the rarest groups of living whales.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُعرف Kogiids بنوعين حيويين، حوت الأقزام وحوت العنبر القزم (Kogia shortviceps و K. sima). كلاهما نادر نسبيًا، وكما تشير أسمائهما، فإنهما يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بحوت العنبر، وكلها تتميز بوجود عضو العنبر. ومع ذلك، فإن هذا العضو ينخفض كثيرًا في kogiids وربما أصبح مختلفًا وظيفيًا. هنا نصف أحفورة kogiid من أواخر العصر الميوسيني في بنما ونستكشف التاريخ التطوري للمجموعة مع إيلاء اهتمام خاص لهذا الانخفاض التطوري. تتكون الأحفورة من مادة قحفية من سحنات بينيا التورتونية المتأخرة (~ 7.5 مليون سنة) لتشكيل شاغريس في بنما. تضع المقارنة التفصيلية مع الأحفوريات الأخرى والكوجيدات الموجودة ونتائج التحليل الوراثي الكوجيد البنمي، المسمى هنا Nanokogia isthmia gen. et sp. nov.، كأصناف ترتبط ارتباطًا وثيقًا بـ Praekogia cedrosensis من Messinian (~6 Ma) من Baja California و Kogia spp. علاوة على ذلك، تظهر نتائجنا أن انخفاض عضو spermaceti قد حدث بشكل متكرر في kogiids، مرة واحدة في Thalassocetus antwerpiensis في أوائل العصر الميوسيني الأوسط، ومؤخرا في Kogia spp. بالإضافة إلى ذلك، نقدر الاختلاف بين الأنواع الموجودة من كوجيا في أواخر العصر البليوسيني، في وقت لاحق مما تنبأت به التقديرات الجزيئية سابقًا. أخيرًا، تُظهر مقارنة Nanokogia مع القوقعة Scaphokogia cochlearis من بيرو أن هذين النوعين يظهران تفاوتًا شكليًا أكبر بينهما مما لوحظ بين الأعضاء الموجودين في المجموعة. نحن نفترض أن هذا يعكس الاختلافات في بيئات التغذية لكلا النوعين، مع كون النانوكوجيا أكثر تشابهًا مع كوجيا الموجودة. تُظهر النانوكوجيا أن الكوجيات كانت جزءًا من مجتمعات الثدييات البحرية الاستوائية الجديدة على الأقل منذ أواخر العصر الميوسيني، وتعطينا نظرة ثاقبة على التاريخ التطوري وأصول واحدة من أندر مجموعات الحيتان الحية.

Translated Description (French)

Les kogiidés sont connus par deux espèces vivantes, le cachalot pygmée et le cachalot nain (Kogia breviceps et K. sima). Les deux sont relativement rares et, comme leurs noms l'indiquent, ils sont étroitement liés au cachalot, tous caractérisés par la présence d'un organe spermaceti. Cependant, cet organe est très réduit en kogiidés et peut être devenu fonctionnellement différent. Nous décrivons ici un kogiid fossile de la fin du Miocène du Panama et nous explorons l'histoire évolutive du groupe en accordant une attention particulière à cette réduction évolutive. Le fossile est constitué de matériau crânien provenant du faciès Piña de la fin du Tortonien (~ 7,5 Ma) de la Formation de Chagres au Panama. Une comparaison détaillée avec d'autres kogiidés fossiles et existants et les résultats d'une analyse phylogénétique placent le kogiid panaméen, ici nommé Nanokogia isthmia gen. et sp. nov., comme un taxon le plus étroitement lié à Praekogia cedrosensis de la Messénie (~6 Ma) de Basse-Californie et à Kogia spp. De plus, nos résultats montrent que la réduction de l'organe spermaceti s'est produite de manière itérative chez les kogiidés, une fois chez Thalassocetus antwerpiensis au début du Miocène moyen et plus récemment chez Kogia spp. De plus, nous estimons la divergence entre les espèces existantes de Kogia vers la fin du Pliocène, plus tard que prévu précédemment par les estimations moléculaires. Enfin, la comparaison de Nanokogia avec le coeval Scaphokogia cochlearis du Pérou montre que ces deux espèces présentent une plus grande disparité morphologique entre elles que celle observée entre les membres existants du groupe. Nous émettons l'hypothèse que cela reflète les différences dans les écologies alimentaires des deux espèces, Nanokogia étant plus similaire à Kogia existant. Nanokogia montre que les kogiidés font partie des communautés de mammifères marins néotropicaux au moins depuis la fin du Miocène et nous donne un aperçu de l'histoire évolutive et des origines de l'un des groupes de baleines vivantes les plus rares.

Translated Description (Spanish)

Los kogiidos son conocidos por dos especies vivas, el cachalote pigmeo y el cachalote enano (Kogia breviceps y K. sima). Ambos son relativamente raros y, como sugieren sus nombres, están estrechamente relacionados con el cachalote, y todos se caracterizan por la presencia de un órgano de espermaceti. Sin embargo, este órgano está muy reducido en los kogiidos y puede haberse vuelto funcionalmente diferente. Aquí describimos un kogiido fósil del Mioceno tardío de Panamá y exploramos la historia evolutiva del grupo con especial atención a esta reducción evolutiva. El fósil consiste en material craneal de las facies de Piña del Tortoniense tardío (~ 7.5 Ma) de la Formación Chagres en Panamá. La comparación detallada con otros kogiidos fósiles y existentes y los resultados de un análisis filogenético colocan al kogiido panameño, aquí denominado Nanokogia isthmia gen. et sp. nov., como un taxón más estrechamente relacionado con Praekogia cedrosensis del Mesiniense (~6 Ma) de Baja California y con Kogia spp. Además, nuestros resultados muestran que la reducción del órgano espermaceti se ha producido de forma iterativa en los kogiidos, una vez en Thalassocetus antwerpiensis en el Mioceno medio temprano, y más recientemente en Kogia spp. Además, estimamos la divergencia entre las especies existentes de Kogia alrededor del Plioceno tardío, más tarde de lo previsto previamente por las estimaciones moleculares. Finalmente, la comparación de Nanokogia con la Scaphokogia cochlearis coeval de Perú muestra que estas dos especies muestran una mayor disparidad morfológica entre ellas que la observada entre los miembros existentes del grupo. Presumimos que esto refleja diferencias en las ecologías de alimentación de las dos especies, siendo Nanokogia más similar a Kogia existente. Nanokogia muestra que los kogiidos han sido parte de las comunidades de mamíferos marinos neotropicales al menos desde finales del Mioceno, y nos da una idea de la historia evolutiva y los orígenes de uno de los grupos más raros de ballenas vivas.

Files

journal.pone.0123909&type=printable.pdf

Files (4.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f16f50d1bb0368304c2ec5d86f7da615
4.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأنماط التطورية بين حيتان العنبر الحية والحفريات Kogiid: أدلة من الجينات الجديدة لأمريكا الوسطى
Translated title (French)
Modèles évolutifs chez les cachalots kogiides vivants et fossiles : preuves du néogène d'Amérique centrale
Translated title (Spanish)
Patrones evolutivos entre cachalotes kogiidos vivos y fósiles: evidencia del neógeno de América Central

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2016135345
DOI
10.1371/journal.pone.0123909

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Panama

References

  • https://openalex.org/W1481860098
  • https://openalex.org/W1594849078
  • https://openalex.org/W1920811083
  • https://openalex.org/W1966964058
  • https://openalex.org/W1969366338
  • https://openalex.org/W1975897702
  • https://openalex.org/W1987283860
  • https://openalex.org/W2004724209
  • https://openalex.org/W2020697299
  • https://openalex.org/W2027171338
  • https://openalex.org/W2027280643
  • https://openalex.org/W2027855197
  • https://openalex.org/W2031500206
  • https://openalex.org/W2037023184
  • https://openalex.org/W2041189892
  • https://openalex.org/W2041612954
  • https://openalex.org/W2049198088
  • https://openalex.org/W2049276277
  • https://openalex.org/W2050086448
  • https://openalex.org/W2052639207
  • https://openalex.org/W2070399175
  • https://openalex.org/W2085561662
  • https://openalex.org/W2085806793
  • https://openalex.org/W2098142126
  • https://openalex.org/W2100309389
  • https://openalex.org/W2127532139
  • https://openalex.org/W2131948629
  • https://openalex.org/W2133089038
  • https://openalex.org/W2134205619
  • https://openalex.org/W2138171722
  • https://openalex.org/W2166599765
  • https://openalex.org/W2186336446
  • https://openalex.org/W2274140537
  • https://openalex.org/W2275137743
  • https://openalex.org/W2335758277
  • https://openalex.org/W2342802767
  • https://openalex.org/W2902211671
  • https://openalex.org/W2904648588
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4391502262