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晚新第三纪浮游有孔虫属躯干的进化过渡

化石记录提供了随时间变化的形态学变化的经验模式,是研究进化节奏和模式的中心。在此,我们将基于概率的时间序列分析方法应用到近连续的新基因浮游有孔虫化石记录中,揭示了躯干谱系的形态学变化。基于对1459个样品的几何形态学数据集(跨度5.9-4.5 Ma),我们恢复了从完全不同的中新世最新形态空间向高度受限的上新世早期形态空间演化模式的转变。我们的恢复动力学与辛普森的量子演化和埃尔德雷-古尔德的间断平衡一致,并支持先前的假设,即即使在一个谱系中,进化动力学也需要一个多参数模型框架来描述。我们表明,有孔虫谱系不一定是渐进的,可以经历沿其进化轨迹的显著和快速的转变,并重申了多变量数据集在其未来研究中的效用。

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主题领域

生态

生物科学

进化生物学

系统发生学

古生物学

介绍

进化模式的重建,如渐进主义、停滞、量子进化(QE)、间断平衡(PE)和间断后代换,已经驱使数代进化生物学家和古生物学家去理解生命的历史(如达尔文,1859)

Deperet 1907

辛普森1944

, Eldredge和Gould, 1972年

,古尔德和埃尔德里奇,1977年

魏和肯尼特,1988年

亨特,2006

,亨特等人,2015年

)。许多化石群被用来记录进化趋势(见亨特,2007)

)。其中,浮游有孔虫化石被认为对研究进化的节奏和模式特别有用(Frerichs, 1971)

, Malmgren等人,1983

, Stanley等人,1988年

柯林斯,1989

亨特,2006

, Ezard等人,2011

皮尔逊和埃扎德,2014年

)。浮游有孔虫是一种单细胞海洋原生生物,具有方解石外壳(或测试),在海洋中几乎无处不在(Strotz和Allen, 2013)

, Hsiang et al., 2016

)。在深海半远洋沉积物和生物淤泥中,测试在结构上很坚固,很容易被保存下来,它们通常不受高侵蚀率的影响(Aze et al., 2011)

)。在理想的沉积条件下,这些矿床代表着标本丰富、近连续的沉积记录(Pearson, 1993)

, Aze等人,2011

拉撒路2011

)。在高时间分辨率下收集大量样本的能力使深海微化石记录成为研究和理解进化的理想工具(Lazarus, 2011)

)。

新第三纪浮游有孔虫化石谱系被用来解释渐进主义(Arnold, 1983)

《比利亚和斯奈尔》(Belyea and Thunell), 1984年出版

1987年,魏

魏和肯尼特,1988年

)、PE (Wei and Kennett, 1988年)

),以及间断溯因(Malmgren等人,1983年

, Malmgren等人,1996

)。然而,在过去的十年中出现了复杂的时间序列模型拟合技术,它们是测试进化速度和模式的理想工具(Hunt, 2006)

亨特,2008

亨特和卡拉纳,2010年

,亨特等人,2015年

)。这些进展要求重新评价以前解释的进化模式,并考虑到未被研究的晚期新基因谱系,如耳干。最近的躯干多样性与躯干型crassaformis有关,它是中新世和上新世边界后从一个有争议的祖先物种出现的现存物种(Hornibrook, 1981)

, Kennett和Srinivasan, 1983年

, Cifelli and Scott, 1986年

Bylinskaya 2004

Boudagher-Fadel 2012

Scott等人,2015年

)。值得注意的是,阿诺德(1983)

假设躯干骨赘的逐渐转变(阿诺德(1983))

)穿过边界,走向T. crassaformis。然而,利用半andmark几何形态学和基于极大似然的时间序列分析(Hunt et al., 2015)

)我们揭示了中新世/上新世边界后,躯干谱系的突变进化(Crundwell和Nelson, 2007)

)。因此,我们的结果与以前的理论相矛盾,并排除了过渡过程中中间形式的需要(sensu Cifelli和Scott, 1986)

)。

结果

主成分(PC) 1,来自于一个基于procrusts的几何形态分析,描述了测试腹膨胀的程度(总方差的49.5%)。躯干型crassaformis通常从上新世矿床中发现,与典型的中新世T. juanai (Cifelli and Scott, 1986)相比,它有一个腹侧升高的最终试验室

)。因此,PC1定义了跨越时间间隔的世系的最终成员之间的主要差异,对于理解evoluti最有用

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