Published August 21, 2023 | Version v1
Publication Open

Conical and sabertoothed cats as an exception to craniofacial evolutionary allometry

Creators

  • 1. Sapienza University of Rome
  • 2. University of Liège
  • 3. Liverpool John Moores University
  • 4. University of Naples Federico II
  • 5. Universidad Nacional de La Plata
  • 6. Universidad de la República

Description

Abstract Among evolutionary trends shaping phenotypic diversity over macroevolutionary scales, CREA (CRaniofacial Evolutionary Allometry) describes a tendency, among closely related species, for the smaller-sized of the group to have proportionally shorter rostra and larger braincases. Here, we used a phylogenetically broad cranial dataset, 3D geometric morphometrics, and phylogenetic comparative methods to assess the validity and strength of CREA in extinct and living felids. To test for the influence of biomechanical constraints, we quantified the impact of relative canine height on cranial shape evolution. Our results provided support to CREA at the family level. Yet, whereas felines support the rule, big cats, like Pantherinae and Machairodontinae, conform weakly if not at all with CREA predictions. Our findings suggest that Machairodontinae constitute one of the first well-supported exceptions to this biological rule currently known, probably in response to the biomechanical demands and developmental changes linked with their peculiar rostral adaptations. Our results suggest that the acquisition of extreme features concerning biomechanics, evo-devo constraints, and/or ecology is likely to be associated with peculiar patterns of morphological evolution, determining potential exceptions to common biological rules, for instance, by inducing variations in common patterns of evolutionary integration due to heterochronic changes under ratchet-like evolution.

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

Translated Description (Arabic)

من بين الاتجاهات التطورية التي تشكل التنوع الظاهري على المقاييس التطورية الكلية، تصف CREA (قياس التباين التطوري السني الوجهي) ميلًا، بين الأجناس ذات الصلة الوثيقة، إلى أن يكون لدى المجموعة الأصغر حجمًا المنقار الأقصر نسبيًا والأقواس الدماغية الأكبر. هنا، استخدمنا مجموعة بيانات قحفية واسعة من الناحية الوراثية، وقياسات مورفومترية هندسية ثلاثية الأبعاد، وطرق مقارنة لتطور السلالات لتقييم صحة وقوة CREA في السنوريات المنقرضة والحية. لاختبار تأثير القيود الميكانيكية الحيوية، قمنا بقياس تأثير ارتفاع الكلاب النسبي على تطور شكل الجمجمة. قدمت نتائجنا الدعم لـ CREA على مستوى الأسرة. ومع ذلك، في حين أن القطط تدعم القاعدة، فإن القطط الكبيرة، مثل Pantherinae و Machairodontinae، تتوافق بشكل ضعيف إن لم يكن على الإطلاق مع تنبؤات CREA. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن Machairodontinae تشكل واحدة من الاستثناءات الأولى المدعومة جيدًا لهذه القاعدة البيولوجية المعروفة حاليًا، ربما استجابة للمطالب الميكانيكية الحيوية والتغيرات التنموية المرتبطة بتكييفاتها المنقارية الغريبة. تشير نتائجنا إلى أن اكتساب السمات المتطرفة المتعلقة بالميكانيكا الحيوية، وقيود التطور، و/أو البيئة من المرجح أن يرتبط بأنماط غريبة من التطور الصرفي، وتحديد الاستثناءات المحتملة للقواعد البيولوجية الشائعة، على سبيل المثال، من خلال إحداث اختلافات في الأنماط الشائعة للتكامل التطوري بسبب التغيرات غير المتجانسة في ظل التطور الشبيه بالسقاطة.

Translated Description (French)

Résumé Parmi les tendances évolutives façonnant la diversité phénotypique sur des échelles macroévolutionnaires, le CREA (CRaniofacial Evolutionary Allometry) décrit une tendance, chez les espèces étroitement apparentées, pour les plus petites du groupe à avoir des rostra proportionnellement plus courtes et des cerveaux plus grands. Ici, nous avons utilisé un ensemble de données crâniennes phylogénétiquement larges, la morphométrie géométrique 3D et des méthodes comparatives phylogénétiques pour évaluer la validité et la force de la CREA chez les félidés éteints et vivants. Pour tester l'influence des contraintes biomécaniques, nous avons quantifié l'impact de la hauteur canine relative sur l'évolution de la forme crânienne. Nos résultats ont apporté un soutien à l'ACI au niveau familial. Pourtant, alors que les félins soutiennent la règle, les grands félins, comme les Pantherinae et les Machairodontinae, se conforment faiblement, voire pas du tout, aux prédictions de l'ACI. Nos résultats suggèrent que les Machairodontinae constituent l'une des premières exceptions bien étayées à cette règle biologique actuellement connue, probablement en réponse aux demandes biomécaniques et aux changements de développement liés à leurs adaptations rostrales particulières. Nos résultats suggèrent que l'acquisition de caractéristiques extrêmes concernant la biomécanique, les contraintes evo-devo et/ou l'écologie est susceptible d'être associée à des modèles particuliers d'évolution morphologique, déterminant des exceptions potentielles aux règles biologiques communes, par exemple, en induisant des variations dans les modèles communs d'intégration évolutive en raison de changements hétérochroniques lors d'une évolution à la manière d'un cliquet.

Translated Description (Spanish)

Resumen Entre las tendencias evolutivas que configuran la diversidad fenotípica sobre las escalas macroevolutivas, crea (CRaniofacial Evolutionary Allometry) describe una tendencia, entre las especies estrechamente relacionadas, a que las de menor tamaño del grupo tengan rostra proporcionalmente más corta y cráneos más grandes. Aquí, utilizamos un conjunto de datos craneales filogenéticamente amplio, morfometría geométrica 3D y métodos comparativos filogenéticos para evaluar la validez y la fuerza de crea en felinos extintos y vivos. Para probar la influencia de las restricciones biomecánicas, cuantificamos el impacto de la altura canina relativa en la evolución de la forma craneal. Nuestros resultados brindaron apoyo a crea a nivel familiar. Sin embargo, mientras que los felinos apoyan la regla, los grandes felinos, como Pantherinae y Machairodontinae, se ajustan débilmente, si no del todo, a las predicciones de crea. Nuestros hallazgos sugieren que Machairodontinae constituye una de las primeras excepciones bien respaldadas a esta regla biológica actualmente conocida, probablemente en respuesta a las demandas biomecánicas y los cambios de desarrollo relacionados con sus peculiares adaptaciones rostrales. Nuestros resultados sugieren que es probable que la adquisición de características extremas relacionadas con la biomecánica, las restricciones evo-devo y/o la ecología esté asociada con patrones peculiares de evolución morfológica, lo que determina posibles excepciones a las reglas biológicas comunes, por ejemplo, al inducir variaciones en los patrones comunes de integración evolutiva debido a cambios heterocrónicos en la evolución tipo trinquete.

Files

s41598-023-40677-6.pdf.pdf

Files (2.5 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
md5:0cc4e295c805d90be68ff15d4f885363
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
القطط المخروطية وذات الأسنان المخروطية كاستثناء لقياس التباين التطوري القحفي الوجهي
Translated title (French)
Les chats coniques et à dents de sabre comme exception à l'allométrie évolutive craniofaciale
Translated title (Spanish)
Gatos cónicos y dientes de sable como excepción a la alometría evolutiva craneofacial

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386027849
DOI
10.1038/s41598-023-40677-6

Is supplement to
https://openalex.org/W91860364 (Other)
https://openalex.org/W4388324462 (Other)
https://openalex.org/W4248789857 (Other)
https://openalex.org/W3021243678 (Other)
https://openalex.org/W2758615910 (Other)
https://openalex.org/W2423954526 (Other)
https://openalex.org/W2174536231 (Other)
https://openalex.org/W2088495305 (Other)
https://openalex.org/W2074107506 (Other)
https://openalex.org/W2056941958 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1843666170
  • https://openalex.org/W1884173164
  • https://openalex.org/W1885927888
  • https://openalex.org/W1912887138
  • https://openalex.org/W1918548747
  • https://openalex.org/W1936783394
  • https://openalex.org/W1963979265
  • https://openalex.org/W1973059530
  • https://openalex.org/W1977144442
  • https://openalex.org/W1988831636
  • https://openalex.org/W1990221500
  • https://openalex.org/W1991092448
  • https://openalex.org/W1998639983
  • https://openalex.org/W2012236473
  • https://openalex.org/W2014496483
  • https://openalex.org/W2015626816
  • https://openalex.org/W2015895084
  • https://openalex.org/W2020061871
  • https://openalex.org/W2020921023
  • https://openalex.org/W2024630606
  • https://openalex.org/W2027687574
  • https://openalex.org/W2037357509
  • https://openalex.org/W2045716211
  • https://openalex.org/W2057534436
  • https://openalex.org/W2068813975
  • https://openalex.org/W2069435054
  • https://openalex.org/W2077772951
  • https://openalex.org/W2081555343
  • https://openalex.org/W2088200180
  • https://openalex.org/W2091558055
  • https://openalex.org/W2092356399
  • https://openalex.org/W2094902224
  • https://openalex.org/W2100917098
  • https://openalex.org/W2108570329
  • https://openalex.org/W2110189539
  • https://openalex.org/W2114455412
  • https://openalex.org/W2114574345
  • https://openalex.org/W2117182663
  • https://openalex.org/W2121137609
  • https://openalex.org/W2123398789
  • https://openalex.org/W2127047706
  • https://openalex.org/W2128251085
  • https://openalex.org/W2128971747
  • https://openalex.org/W2130406479
  • https://openalex.org/W2130728229
  • https://openalex.org/W2132288581
  • https://openalex.org/W2132661331
  • https://openalex.org/W2139816676
  • https://openalex.org/W2144497039
  • https://openalex.org/W2146056421
  • https://openalex.org/W2146930494
  • https://openalex.org/W2152104032
  • https://openalex.org/W2155305372
  • https://openalex.org/W2156721377
  • https://openalex.org/W2160208129
  • https://openalex.org/W2166838764
  • https://openalex.org/W2167093732
  • https://openalex.org/W2174132823
  • https://openalex.org/W2178666079
  • https://openalex.org/W2178951958
  • https://openalex.org/W2201545411
  • https://openalex.org/W2276553619
  • https://openalex.org/W2289921553
  • https://openalex.org/W2314385552
  • https://openalex.org/W2345261486
  • https://openalex.org/W2399063242
  • https://openalex.org/W2409909644
  • https://openalex.org/W2424332870
  • https://openalex.org/W2534309923
  • https://openalex.org/W2580347179
  • https://openalex.org/W2733369582
  • https://openalex.org/W2734375259
  • https://openalex.org/W2765846632
  • https://openalex.org/W2768428134
  • https://openalex.org/W2772727958
  • https://openalex.org/W2775040229
  • https://openalex.org/W2793511214
  • https://openalex.org/W2793666355
  • https://openalex.org/W2802316976
  • https://openalex.org/W2803786423
  • https://openalex.org/W2808002105
  • https://openalex.org/W2894623821
  • https://openalex.org/W2900521205
  • https://openalex.org/W2936211806
  • https://openalex.org/W2945722126
  • https://openalex.org/W2949083793
  • https://openalex.org/W2950296917
  • https://openalex.org/W2952706067
  • https://openalex.org/W2953311082
  • https://openalex.org/W2971575045
  • https://openalex.org/W2972371600
  • https://openalex.org/W2979112281
  • https://openalex.org/W2982273670
  • https://openalex.org/W2991738928
  • https://openalex.org/W2991873399
  • https://openalex.org/W2997844998
  • https://openalex.org/W3000199582
  • https://openalex.org/W3007205765
  • https://openalex.org/W3014666521
  • https://openalex.org/W3016688411
  • https://openalex.org/W3018778098
  • https://openalex.org/W3023345054
  • https://openalex.org/W3025223810
  • https://openalex.org/W3037195328
  • https://openalex.org/W3082464298
  • https://openalex.org/W3091553854
  • https://openalex.org/W3093371733
  • https://openalex.org/W3162099467
  • https://openalex.org/W3175661749
  • https://openalex.org/W393174751
  • https://openalex.org/W4224692241
  • https://openalex.org/W4238747947
  • https://openalex.org/W4246948707
  • https://openalex.org/W4251513472
  • https://openalex.org/W4299018472
  • https://openalex.org/W4300866678
  • https://openalex.org/W4309047743
  • https://openalex.org/W4311579502