반추 동물 두개골의 다양화 - 소진화 과정에서 대진화 패턴까지

2023년 3월 17일 특집

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작성자: Thamarasee Jeewandara, Phys.org

진화생물학자들은 인구 수준 변이의 비교 데이터 세트를 기반으로 소진화 과정과 대진화 패턴 사이의 근본적인 연결을 형성하는 것을 목표로 합니다. Science Advances에 대한 새로운 보고서에서 Daniel R. Rhoda와 시카고 대학교 및 미국 잭슨 연구소의 진화 생물학 과학자 팀은 이전에 발표된 반추 동물(포유류) 두개골 데이터 세트를 분석했습니다.

결과는 고도로 보존된 두개안면진화알로메트리(CREA)를 통해 편향되었으며, 더 큰 종은 비례적으로 더 긴 얼굴을 나타냈습니다. 결과는 이 특징을 최소 저항의 진화적 라인으로 강조하여 브라우저-스펙트럼에 맞춰 형태학적 다양화를 촉진했습니다. 결과는 인구 수준의 제약이 어떻게 대진화 규모에서 표현형 진화의 방향성이 높은 패턴을 생성할 수 있는지를 보여줍니다. 이 연구는 포유류 계통군에 걸쳐 두개안면 진화적 측량법의 역할을 탐구하는 데 도움을 줍니다.

자연 선택은 개체군의 표현형 변이에 영향을 미치며, 개체군의 발달은 선택에 반응합니다. 가장 큰 변이 방향은 LLR(최소 저항선)으로 알려져 있으며 가장 큰 진화 변화의 잠재적 방향을 나타냅니다. 선택이 저항이 가장 적은 선과 일치하면 생물학자들은 개체군이 적응 정점을 향한 직접적인 경로로 진화할 것으로 기대합니다. 그러나 선택이 다른 곳으로 향하는 경우 선택에 대한 반응은 저항이 가장 적은 선을 향해 재정렬됩니다. 그 결과, 적응 지형과 개체군 수준에서 종 내 변이의 한계 사이의 상호작용이 표현형 진화의 경로를 결정합니다.

진화생물학자들은 대진화 패턴의 기초가 되는 소진화 메커니즘을 밝혀내기 위한 생물학 연구의 기본 목표로서 생물 다양성의 전지구적 패턴을 설명하려고 합니다. 그들은 이러한 패턴이 대진화에 대한 인구 수준의 제약에 영향을 미칠 것으로 기대합니다. 이 연구에서 Rhoda et al. 형태적 다양성을 촉진하기 위해 저항이 가장 적은 선과 함께 탐구될 수 있는 두개안면 진화 합금계(즉, 크기에 따라 변하는 생물의 특성)가 미시 및 대진화에 미치는 영향에 대한 강력한 증거를 제시합니다.

포유동물의 두개골은 개체발생학적 및 진화적 동종계의 고도로 보존된 패턴을 유지하며, 여기서 더 큰 종은 두개안면 진화 동종계의 예로서 비례적으로 더 긴 얼굴을 가지고 있습니다. 동종계는 표현형 진화의 한계이지만, 발달상의 새로움 없이 극단적인 표현형이 발생할 수 있는 기회를 제공합니다.

예를 들어, 더 크고 짧은 얼굴의 포유류는 있을 법하지 않은 반면 긴 얼굴의 손이 닿지 않는 표현형은 이 동질량 측정으로 인해 발생합니다. 따라서 두개안면 진화적 알로메트리(Craniofacial Evolutionary Allometry)는 저항이 가장 적은 진화적 선으로 나타났으며, 이는 단순히 두개골 형성에 대한 크기 관련 제한으로 인해 더 큰 포유류가 더 긴 얼굴을 가지고 있음을 나타냅니다. 고생물학자들은 종들 사이의 크기와 두개골 모양 사이에 강한 관계가 있다는 점에 주목했습니다. 여기서 더 큰 종은 더 긴 얼굴을 나타내고, 진화적 비율 측정의 기울기는 아과 사이에 상당히 다양했습니다.

예시 연구에서는 딕딕의 두개골 모양이 더 큰 코 수축으로 인해 다른 작은 반추동물과 다르다는 것을 보여주었습니다. 그러나 모든 작은 반추동물은 몸집이 크고 얼굴이 긴 친척에 비해 얼굴이 더 짧았습니다. 계통발생 주성분 분석을 사용하여 팀은 결과를 더욱 강화하기 위해 주요 변이 축을 지배하는 명확한 크기 추세를 보여주었습니다. Rhodaet al. 두개안면 진화 알로메트리를 탐구하는 동시에 다양한 진화 패턴을 더 잘 이해하기 위해 계통간 종간 형태공간을 재현했습니다.