Integration and coevolution of the mammalian skeleton in “real time”: the case of the Longshanks mouse
Notice bibliographique
Résumé
Since the publication of Olson and Miller's seminal book “Morphological Integration” in 1958, there have been over 200 studies on integration, modularity and evolvability of the mammalian skeletal and dental systems. These studies have yielded fundamental insights into the role of genetic, developmental and functional constraints on the evolutionary history, and evolutionary potential, of complex skeletal traits in diverse mammalian lineages. Yet integration and evolvability studies in skeletal systems suffer from two important limitations. First, they are by nature post‐hoc, i.e., they rely on observed patterns of covariation among traits to reconstruct the (often deep) history of (co)evolution in skeletal traits, and/or to identify the genetic, developmental and functional sources of covariation that have influenced this history. Second, and related, evolvability studies are theoretical, relying on the multivariate breeder's equation to predict the potential response of more or less integrated skeletal phenotypes to selection. Since 2010, my lab has been selectively breeding mice for increases in tibia length relative to body mass. This long‐term selection experiment provides an opportunity to validate empirically how the magnitude and pattern of covariation among skeletal traits (i.e., integration) impacts “real time” evolutionary change in the target of selection, as well as in genetically and developmentally correlated traits. Here, I use an evolutionary quantitative genetics framework and a large multi‐generational dataset of full body micro‐CT scans of the selectively bred mice (Longshanks) and random‐bred mice to: (1) quantify correlated evolution of skeletal traits in the Longshanks postcranium and cranium, and (2) determine how the magnitude and pattern of integration across the skeleton has evolved in response to strong selection on a single trait. Results show that while tibia length has changed the most, other skeletal traits (e.g. tibia cross‐sectional shape, other fore‐ and hind limb bone lengths) have also responded to selection, though to a lesser extent (i.e., allometrically). Interestingly, skull shape in Longshanks has changed significantly. The types of changes observed over ontogeny suggest the involvement of both local and systemic factors underlying mechanisms of endochondral ossification in the limbs and cranial base. Finally, the magnitude of covariation among postcranial skeletal traits increased over generations, which suggests that unidirectional selection on a single skeletal trait in Longshanks has actually reduced the evolvability of its skeleton overall. This study in “real time” vertebrate evolution thus validates and complements the insights gleaned from classical, yet largely theoretical, integration, modularity and evolvability in the mammalian skeleton. Support or Funding Information This work was supported by NSERC Discovery Grant 4181932, and by the Faculty of Veterinary Medicine at the University of Calgary.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,004 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».