鳥類の起源に近い形態的差異が低く、手足サイズの進化速度が遅い

Aug 30, 2023

Nature Ecology & Evolution (2023)この記事を引用

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獣脚類恐竜からの鳥類の起源には、飛行能力の改良に寄与する収束や相同性関連形質の複数の例を含む、筋骨格の解剖学的構造と表皮構造の多くの変化が含まれます。 四肢のサイズとプロポーションの変化は移動にとって重要です（たとえば、鳥が飛行するための前肢）。 したがって、これらのパターンを理解することは、陸生獣脚類から揮発獣脚類への移行を調査する上で中心となります。 今回我々は、系統発生学的比較アプローチを用いて、鳥類の茎系統に沿った付属肢の形態的差異のパターンと進化速度を分析する。 飛行のような進化的革新が進化を促進し、加速させるという従来の通念に反して、我々の結果は、鳥類の起源付近で低い格差と減速速度への移行が示されており、これは主に進化的に制約された前肢に起因するものである。 これらの結果は、動力飛行に関連する翼のある前肢の「設計図」を反映する形で、自然選択が鳥類の起源に近い肢の進化パターンを形作ったことを示唆している。

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R の進化速度の計算にご協力いただいた RN Felice に感謝します。この研究は、中国国家自然科学財団 (番号 42225201 および 42288201)、新領域科学重点研究プログラム、中国科学院 (番号 42225201 および 42288201) によって支援されています。 ZDBS-LY-DQC002) および Tencent Foundation (XPLORER PRIZE を通じて)。

中国科学院、脊椎動物古生物学・古人類学研究所、脊椎動物の進化と人類の起源の主要研究室、北京、中国

王敏＆周中和

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MW がこのプロジェクトを発案しました。 MW と ZZ が分析を実行し、原稿を書きました。

ワン・ミンさんへの手紙。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

Nature Ecology & Evolution は、この研究の査読に貢献してくれた Stephen Brusatte と Gregory Funston に感謝します。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

すべての四肢の pPCA から導出された 1 番目と 3 番目の主成分 (PC) は、時間校正されたツリー上にマッピングされます。 a、PC1 (= 70.03% の分散)。 b、PC3 (= 6.7% の分散)。

前肢の pPCA から得られる最初の 3 つの主成分 (PC) が使用されます。 a、PC 1 と 2 のバイナリ プロット。b、PC 1 と 3 のバイナリ プロット。

後肢の pPCA に由来する最初の 3 つの主成分 (PC) が使用されます。 a、PC 1 と 2 のバイナリ プロット。b、PC 1 と 3 のバイナリ プロット。

形態学的不一致は、次の 3 つの指標を使用して定量化されます。 b、重心からの距離の中央値。 c、および範囲の合計。 暗い表面と明るい表面は、それぞれ 50% と 95% の信頼区間を示します。

a、系統発生を考慮した BI および下肢 CI インデックスの形態空間。 b、c、BI (b) と CI (c) の標準偏差をそれぞれ使用した 3 つのサブグループ間の差異の比較 (ボックスは、形態的差異の中央値、第 1 四分位、および第 3 四分位を表します。n = 109 種)。 形態学的不一致は、統計的有意性についてウェルチの t 検定を使用して比較されました (****両側 p 値閾値 <0.05)。

進化速度はすべてのペアごとの比較で大きく異なります。 平均速度スカラーは、可変速度進化モデルに基づくバーンイン後の事後分布で計算された速度スカラーの平均です (ボックスは平均速度スカラーの中央値、第 1 四分位、および第 3 四分位を表します。n = 109 種) ）。 a、すべての付属要素。 b、前肢。 c、後肢。 サブグループ間の進化速度は、統計的有意性についてノンパラメトリック t 検定を使用して比較されました (****: p < 0.00005)。

時間校正された中生代の獣脚類樹木にわたる腕指数の進化的変化。

a、ブランチ固有の進化速度と速度シフト (ブランチ固有の進化速度は色のグラデーションで示されます。速度シフトの事後確率は灰色の三角形の相対サイズで示されます)。 b、サブグループ間の腕指数の進化速度の比較（ボックスは、平均速度スカラーの中央値、第 1 四分位、および第 3 四分位を表します。n = 109 種）。 進化速度は、鳥類と非パラ鳥獣脚類の間を除くすべてのペアごとの比較で大きく異なります。

時間校正された中生代の獣脚類樹木にわたる下肢指数の進化的変化。

a、ブランチ固有の進化速度と速度シフト (ブランチ固有の進化速度は色のグラデーションで示されます。速度シフトの事後確率は灰色の三角形の相対サイズで示されます)。 b、サブグループ間の腕指数の進化速度の比較（ボックスは、平均速度スカラーの中央値、第 1 四分位、および第 3 四分位を表します。n = 109 種）。 進化速度はすべてのペアごとの比較で大きく異なります。

補足図。 1 ～ 23 および表 1 ～ 11。

分類学的サンプリングのリスト。

R コード、生データ、および「等しい」方法を使用してスケーリングされた系統発生から得られた結果、およびさまざまな系統発生仮説。

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転載と許可

Wang, M.、Zhou, Z. 鳥類の起源に近い、形態学的差異が低く、手足サイズの進化の速度が遅い。 ナット・エコール・エボル（2023）。 https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

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受信日: 2023 年 2 月 3 日

受理日: 2023 年 5 月 9 日

公開日: 2023 年 6 月 5 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

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