Covariance structure in the skull of Catarrhini: a case of pattern stasis and magnitude evolution

Abstract

The study of the genetic variance/covariance matrix (G-matrix) is a recent and fruitful approach in evolutionary biology, providing a window of investigating for the evolution of complex characters. Although G-matrix studies were originally conducted for microevolutionary timescales, they could be extrapolated to macroevolution as long as the G-matrix remains relatively constant, or proportional, along the period of interest. A promising approach to investigating the constancy of G-matrices is to compare their phenotypic counterparts (P-matrices) in a large group of related species; if significant similarity is found among several taxa, it is very likely that the underlying G-matrices are also equivalent. Here we study the similarity of covariance and correlation structure in a broad sample of Old World monkeys and apes (Catarrhini). We made phylogenetically structured comparisons of correlation and covariance matrices derived from 39 skull traits, ranging from between species to the superfamily level. We also compared the overall magnitude of integration between skull traits (r2) for all Catarrhini genera. Our results show that P-matrices were not strictly constant among catarrhines, but the amount of divergence observed among taxa was generally low. There was significant and positive correlation between the amount of divergence in correlation and covariance patterns among the 30 genera and their phylogenetic distances derived from a recently proposed phylogenetic hypothesis. Our data demonstrate that the P-matrices remained relatively similar along the evolutionary history of catarrhines, and comparisons with the G-matrix available for a New World monkey genus (Saguinus) suggests that the same holds for all anthropoids. The magnitude of integration, in contrast, varied considerably among genera, indicating that evolution of the magnitude, rather than the pattern of inter-trait correlations, might have played an important role in the diversification of the catarrhine skull.

Análise morfológica craniana de Xenartha atuais e extintos: inferências evolutivas e funcionais

“…Análises detalhadas sobre a evolução morfológica craniana dos mamíferos, embasadas na teoria da genética quantitativa, foram realizadas apenas com os marsupiais do novo mundo (Marsupialia; da Silva, 2010; Shirai e Marroig, 2010) e com os macacos do novo e do velho mundo (Euarchontoglires; Eutheria; Cheverud, , 1996Marroig e Cheverud, 2001Ackermann, 2002;Marroig et al, 2004aMarroig et al, , 2004bMarroig et al, , 2011Marroig et al, , 2012Oliveira et al, 2009). …”

“…Isso permite a direta comparação dos resultados obtidos através dos diferentes trabalhos (Marroig e Cheverud, 2004;Oliveira et al, 2009;Shirai e Marroig, 2010 …”

“…Por consequência, ao elevar a amostra dos grupos estudados, a distorção das matrizes de covariância e de correlação em função de amostras pequenas foi minimizada (Marroig e Cheverud, 2001;Oliveira et al, 2009). Por outro lado, ao reduzir o numero de distâncias, para aumentar a amostra, a representação da forma do crânio foi simplificada.…”

“…A justificativa para comparar as matrizes de Xenarthra com as matrizes-P ou matrizes-G de outras ordens foi que: caso a similaridade entre essas matrizes seja elevada, a interpretação de que as matrizes-P (e matrizes-G) se mantiveram constantes ao longo da evolução dos mamíferos é favorecida ). (Cheverud, 1996;Oliveira et al, 2009): onde V erro é definido como o quadrado do erro padrão da correlação média dentro da matriz.…”

“…No entanto, esta alternativa é válida somente se cada matriz-P for similar ou proporcional à sua respectiva matriz-G e sob a ótica macroevolutiva se as diferentes matrizes-P dos taxa forem semelhantes ou proporcionais entre si (Cheverud, 1988;Steppan et al, 2002). Para caracteres morfológicos cranianos de mamíferos, o que se observou até o momento é que as matrizes-P são relativamente proporcionais entre si e representativas das matrizes-G (Marroig e Cheverud, 2001;Oliveira et al, 2009;Shirai e Marroig, 2010). Contudo, não há consenso tanto teórico (Lande, 1979;Turelli, 1988;Barton e Turelli, 1989) quanto empírico (Arnold e Phillips, 1999;Marroig e Cheverud, 2001;Ackermann e Cheverud, 2002;Game e Caley, 2006) sobre a constância (similaridade ou proporcionalidade) entre as matrizes-G ou matrizes-P de diferentes taxa.…”