Evolution of allometric changes in fruit fly legs: a developmentally entrenched story

Abstract

La evolución de los cambios alométricos en las patas de las moscas de la fruta: una historia enraizada en la biología del desarrollo ABSTRACTAllometric studies measure the scaling changes between different body parts and these often have implications on understanding ecology and evolution. Although most work on allometry has described its importance during phenotypic evolution, few studies have focused on studying how entrenched developmental processes can affect allometric changes. To explore this problem, here we used the sex comb, a male-specific group of bristles with a spectacular morphological diversity among Drosophila species. By combining morphometric analysis in wild type and genetically perturbed Drosophila melanogaster and Drosophila species, we studied the allometric changes that occur in leg length and other bristle rows in concert with sex comb radiation. We show that bristledevelopmental processes are important for understanding the allometric changes of Drosophila first tarsal segments. Different lines of evidence suggest that a complicated interaction between bristle spacing and movement are crucial for understanding the evolution of allometry in this system. As a result, this work shows that although the emergence of a new trait, the sex comb, can modify the allometric relationships, there is a hierarchy of ancestral developmental processes with respect to how easily they can be modified. As a result, the interconnection of developmental processes can bias the direction of morphological changes.Keywords: rotation, sex combs, transverse rows. RESUMENLa alometría estudia los cambios de tamaño entre las diferentes partes del cuerpo de los seres vivos y sus implicaciones ecológicas y evolutivas. Aunque la mayoría de los estudios en esta área se han centrado en investigar la importancia de los cambios alométricos en la evolución fenótipica, pocos estudios han analizado como la interconexión de los diferentes procesos del desarrollo afectan dichos cambios de tamaño. Para investigar la relación entre los mecanismos de desarrollo y los cambios alométricos, utilizamos los peines sexuales de diferentes especies del género Drosophila. Dichas estructuras, constituidas por un grupo de sedas ubicadas en las patas anteriores de los machos, presentan una variedad morfológica sobresaliente durante la evolución. Por medio de análisis morfométricos entre diferentes especies de Drosophila, incluidas líneas de Drosophila melanogaster modificadas genéticamente, investigamos los cambios alométricos que ocurren en el tamaño de las patas y diferentes tipos de sedas como resultado de la radiación de los peines sexuales. En este trabajo presentamos evidencia que sugiere una interacción compleja entre los mecanismos del desarrollo encargados de definir la distancia entre las sedas y su movimiento. Además, mostramos que dichos mecanismos son fundamentales para entender cómo evoluciona la alometría en los segmentos tarsales. Aunque la emergencia de una nueva característica puede modificar las relaciones alométricas, los p...