Morphological Diversity and Evolution of Jaw Morphologies in Zeiform Fishes (Teleostei, Paracanthopterygii)

被引:0
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作者
Peters, J. W. [1 ]
Duclos, K. K. [2 ]
Wilson, M. V. H. [1 ]
Grande, T. C. [1 ]
机构
[1] Loyola Univ, Dept Biol, Chicago, IL 60660 USA
[2] Univ Calgary, Dept Cell Biol & Anat, Calgary, AB T2N 1N4, Canada
基金
加拿大自然科学与工程研究理事会; 美国国家科学基金会;
关键词
DIVERSIFICATION; MODULARITY; INTEGRATION; MECHANISMS;
D O I
10.1093/iob/obae011
中图分类号
Q [生物科学];
学科分类号
07 ; 0710 ; 09 ;
摘要
Zeiformes (dories, tinselfishes, and oreos) are primarily benthopelagic acanthomorph fishes, distributed between 50 and 1000 m depth on continental slopes and on flanks of oceanic islands and seamounts. Among the interesting morphological adaptations of zeiform fishes are their unique and highly protrusible jaws involving premaxillae with long ascending processes and a four-bar linkage, including mobile palatines that pivot on their posterior articulation. This adaptation for increased jaw protrusion has enabled zeiform fishes to capture elusive prey more efficiently and is arguably a major factor in their morphological diversity and evolutionary success. This study examines the evolution of zeiform jaw morphologies using 3D landmark-based multivariate morphometrics as well as phylomorphospace analysis. Results show that the descendants of the zeiform ancestor branched rapidly early in their history, retaining conservative jaw morphologies during this early branching, but subsequently strongly diverged in many of the resulting lineages. Results from this study are compared with earlier research based on overall body form, demonstrating that morphological variation within Zeiformes arose along at least two distinct trajectories: body form and jaw morphology. Variation among genera in body form is not associated with variation among the same genera in jaw morphology, and vice versa. Hypotheses to explain the apparent decoupling of body shape and jaw morphology are addressed along with avenues for further study to better understand the morphological evolution of these iconic fishes. Les Z & eacute;iformes (e.g., dor & eacute;s, or & eacute;os et poissons scintillants) sont des poissons benthop & eacute;lagiques du groupe des Acanthomorpha trouv & eacute;s entre 50 et 1000m de profondeurs sur les talus continentaux, et sur les abords des iles oc & eacute;aniques et des monts sous-marins. Parmi les adaptations morphologiques des z & eacute;iformes figurent leur m & acirc;choires protrusibles, compos & eacute;es de pr & eacute;maxillaires avec de longs processus ascendants et un m & eacute;canisme & agrave; quatre barres qui implique des os palatins mobiles qui pivotent autour de leur articulation post & eacute;rieure. Ces adaptations morphologiques conduisent & agrave; une protrusion buccale sur de plus grandes distances et plus efficace, permettant aux z & eacute;iformes de capturer des proies autrement insaisissables et sont des & eacute;l & eacute;ments majeurs de la diversit & eacute; morphologique du groupe ainsi que de leur succ & egrave;s & eacute;volutif. Cette & eacute;tude examine l'& eacute;volution de la morphologie des m & acirc;choires des z & eacute;iformes via des mesures de morphom & eacute;trie g & eacute;om & eacute;trique 3D par points d'int & eacute;r & ecirc;ts et des analyses d'espace phylo-morphologique. Les r & eacute;sultats montrent que les Z & eacute;iformes se sont rapidement s & eacute;par & eacute;s du plus vieil anc & ecirc;tre commun mais ont initialement conserv & eacute;s des morphologies de m & acirc;choires similaires. Suite & agrave; cette s & eacute;paration initiale, les morphologies ont rapidement diverg & eacute; menant & agrave; la diversit & eacute; courante du groupe. Une comparaison des r & eacute;sultats obtenus ici avec des & eacute;tudes pr & eacute;c & eacute;dentes sur la forme du corps des Z & eacute;iformes soutient que l'& eacute;volution morphologique du groupe a suivi au moins deux axes distincts : la forme du corps et la morphologie des m & acirc;choires. Les diff & eacute;rences de formes du corps entre genres ne sont pas corr & eacute;l & eacute;es avec les diff & eacute;rences de formes de m & acirc;choires entre ces m & ecirc;mes genres, ni r & eacute;ciproquement. Des hypoth & egrave;ses quant au d & eacute;couplage entre la forme du corps et la morphologie des m & acirc;choires sont avanc & eacute;es et plusieurs pistes de recherche future pour nous permettre de mieux comprendre l'& eacute;volution morphologique de ce groupe de poissons fascinant sont propos & eacute;es. Los zeiformes (dorios, peces oropel y oreos) son peces acantomorfos principalmente bentopel & aacute;gicos, los cuales se encuentran distribuidos entre 50 y 1000 m de profundidad en los taludes continentales, as & iacute; como en los flancos de islas oce & aacute;nicas y montes submarinos. Estos peces poseen adaptaciones morfol & oacute;gicas particulares, entre las cuales se incluye la presencia de una mand & iacute;bula altamente protusible incluyendo premaxilares con procesos ascendentes largos, y una articulaci & oacute;n de 4-barras con palatinos m & oacute;viles que pivotean sobre su articulaci & oacute;n posterior. Esta adaptaci & oacute;n en la protrusi & oacute;n mandibular ha permitido a los zeiformes capturar presas elusivas de manera m & aacute;s eficiente, y posiblemente ha sido un factor importante en su diversidad morfol & oacute;gica y & eacute;xito evolutivo. El presente estudio examina la evoluci & oacute;n de la morfolog & iacute;a de la mand & iacute;bula de los peces zeiformes utilizando un an & aacute;lisis morfom & eacute;trico multivariado basado en puntos de referencia (3D landmark-based), as & iacute; como un an & aacute;lisis de tipo filomorfoespacial. Los resultados de este trabajo muestran que los zeiformes se diversificaron r & aacute;pidamente en su historia temprana, manteniendo la morfolog & iacute;a de la mand & iacute;bula inicial durante esta etapa. No obstante, posteriormente este grupo de peces se diversificaron considerablemente en diferentes linajes. Asimismo, los resultados obtenidos se compararon con investigaciones anteriores basadas en la forma general del cuerpo, lo que demuestra que la variaci & oacute;n morfol & oacute;gica de los zeiformes surgi & oacute; a lo largo de al menos dos rasgos morfol & oacute;gicos distintos: la forma del cuerpo y la morfolog & iacute;a de la mand & iacute;bula. Con relaci & oacute;n a esto, se encontr & oacute; que la variaci & oacute;n de la forma del cuerpo no est & aacute; asociada con la variaci & oacute;n de la morfolog & iacute;a de la mand & iacute;bula entre los mismos g & eacute;neros de los peces zeifomes, y viceversa. Finalmente, este estudio aborda las hip & oacute;tesis que explican la aparente disociaci & oacute;n entre la forma del cuerpo y la morfolog & iacute;a de la mand & iacute;bula de este grupo de peces, as & iacute; como las rutas para estudios posteriores que ayude a comprender mejor la evoluci & oacute;n morfol & oacute;gica de estos ic & oacute;nicos peces.
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