Published May 1, 2015
| Version v1
Publication
Open
Functional coupling constrains craniofacial diversification in Lake Tanganyika cichlids
- 1. Uppsala University
- 2. Universidad Nacional Autónoma de México
- 3. Instituto de Ecología
- 4. Stockholm University
Description
Functional coupling, where a single morphological trait performs multiple functions, is a universal feature of organismal design. Theory suggests that functional coupling may constrain the rate of phenotypic evolution, yet empirical tests of this hypothesis are rare. In fish, the evolutionary transition from guarding the eggs on a sandy/rocky substrate (i.e. substrate guarding) to mouthbrooding introduces a novel function to the craniofacial system and offers an ideal opportunity to test the functional coupling hypothesis. Using a combination of geometric morphometrics and a recently developed phylogenetic comparative method, we found that head morphology evolution was 43% faster in substrate guarding species than in mouthbrooding species. Furthermore, for species in which females were solely responsible for mouthbrooding the males had a higher rate of head morphology evolution than in those with bi-parental mouthbrooding. Our results support the hypothesis that adaptations resulting in functional coupling constrain phenotypic evolution.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الاقتران الوظيفي، حيث تؤدي سمة مورفولوجية واحدة وظائف متعددة، هو سمة عالمية للتصميم العضوي. تشير النظرية إلى أن الاقتران الوظيفي قد يقيد معدل التطور الظاهري، ومع ذلك فإن الاختبارات التجريبية لهذه الفرضية نادرة. في الأسماك، يقدم الانتقال التطوري من حراسة البيض على ركيزة رملية/صخرية (أي حراسة الركيزة) إلى تقوية الفم وظيفة جديدة للنظام القحفي الوجهي ويوفر فرصة مثالية لاختبار فرضية الاقتران الوظيفي. باستخدام مزيج من القياس المورفولوجي الهندسي وطريقة مقارنة تطور السلالات التي تم تطويرها مؤخرًا، وجدنا أن تطور مورفولوجيا الرأس كان أسرع بنسبة 43 ٪ في الأنواع الحامية للركيزة مقارنة بالأنواع الفموية. علاوة على ذلك، بالنسبة للأنواع التي كانت فيها الإناث مسؤولة بمفردها عن برود الفم، كان لدى الذكور معدل أعلى من تطور مورفولوجيا الرأس مقارنة بأولئك الذين يعانون من برود الفم ثنائي الوالدين. تدعم نتائجنا الفرضية القائلة بأن التكيفات التي تؤدي إلى اقتران وظيفي تقيد تطور النمط الظاهري.Translated Description (French)
Le couplage fonctionnel, où un seul trait morphologique remplit de multiples fonctions, est une caractéristique universelle de la conception organisationnelle. La théorie suggère que le couplage fonctionnel peut contraindre le taux d'évolution phénotypique, mais les tests empiriques de cette hypothèse sont rares. Chez les poissons, la transition évolutive de la garde des œufs sur un substrat sableux/rocheux (c.-à-d. la garde du substrat) au brochage introduit une nouvelle fonction dans le système cranio-facial et offre une occasion idéale de tester l'hypothèse du couplage fonctionnel. En utilisant une combinaison de morphométrie géométrique et une méthode comparative phylogénétique récemment développée, nous avons constaté que l'évolution de la morphologie de la tête était 43% plus rapide chez les espèces protégeant le substrat que chez les espèces buccales. De plus, pour les espèces chez lesquelles les femelles étaient seules responsables du brochage buccal, les mâles avaient un taux d'évolution de la morphologie de la tête plus élevé que chez celles ayant un brochage buccal biparental. Nos résultats soutiennent l'hypothèse que les adaptations aboutissant à un couplage fonctionnel contraignent l'évolution phénotypique.Translated Description (Spanish)
El acoplamiento funcional, donde un solo rasgo morfológico realiza múltiples funciones, es una característica universal del diseño del organismo. La teoría sugiere que el acoplamiento funcional puede restringir la tasa de evolución fenotípica, sin embargo, las pruebas empíricas de esta hipótesis son raras. En los peces, la transición evolutiva de la protección de los huevos sobre un sustrato arenoso/rocoso (es decir, la protección del sustrato) a la formación de la boca introduce una función novedosa en el sistema craneofacial y ofrece una oportunidad ideal para probar la hipótesis del acoplamiento funcional. Usando una combinación de morfometría geométrica y un método comparativo filogenético recientemente desarrollado, encontramos que la evolución de la morfología de la cabeza fue un 43% más rápida en las especies que protegen el sustrato que en las especies que se alimentan por la boca. Además, para las especies en las que las hembras eran las únicas responsables de la criancia, los machos tenían una mayor tasa de evolución de la morfología de la cabeza que en aquellas con criancia biparental. Nuestros resultados respaldan la hipótesis de que las adaptaciones que resultan en un acoplamiento funcional restringen la evolución fenotípica.Files
rsbl.2014.1053.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:63c4024704d7ed74a20eb2dc3fa62502
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- قيود الاقتران الوظيفي تقيد التنويع القحفي الوجهي في بحيرة تنجانيقا البلطي
- Translated title (French)
- Le couplage fonctionnel limite la diversification craniofaciale chez les cichlidés du lac Tanganyika
- Translated title (Spanish)
- El acoplamiento funcional limita la diversificación craneofacial en los cíclidos del lago Tanganyika
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1888759163
- DOI
- 10.1098/rsbl.2014.1053
References
- https://openalex.org/W1603923763
- https://openalex.org/W1605984840
- https://openalex.org/W1905105301
- https://openalex.org/W1990221500
- https://openalex.org/W1992132261
- https://openalex.org/W1995980194
- https://openalex.org/W1997741880
- https://openalex.org/W2006424813
- https://openalex.org/W2015514538
- https://openalex.org/W2027466043
- https://openalex.org/W2052754325
- https://openalex.org/W2072255345
- https://openalex.org/W2089882935
- https://openalex.org/W2097156874
- https://openalex.org/W2110731127
- https://openalex.org/W2111404352
- https://openalex.org/W2112800738
- https://openalex.org/W2118528992
- https://openalex.org/W2128971747
- https://openalex.org/W2132134990
- https://openalex.org/W2135611147
- https://openalex.org/W2152984158
- https://openalex.org/W2164315341
- https://openalex.org/W2168482326
- https://openalex.org/W2171095278
- https://openalex.org/W2275850409
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W4232744402