Diversification dynamics of Placentalia (Mammalia): integrating the fossil record with molecular phylogenies

• Main Author: Mauro Toshiro Caiuby Sugawara
• Other Authors: Tiago Bosisio Quental
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2015
• Subjects: Macroevolução; Placentalia; Tamanho do corpo; Body size; Macroevolution
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41134/tde-26102015-165834/

The effects of intrinsic traits on the diversification dynamics have been extensively investigated, with several traits being associated with increase in diversification. On the other hand, the possible negative effects of traits on the diversification of a lineage have been for the most part overlooked. Here we used both the fossil record and molecular data to study the diversification dynamics of Placentalia, focusing on the orders in decline of diversity, and investigated different mechanisms that might control the evolutionary success of the 21 placental orders. More specifically we: 1- determined which of the 21 orders of Placentalia are in decline of diversity (i.e., Decline model); 2- investigated whether the Decline model has a phylogenetic signal; 3- tested the hypothesis that the differences in body size are related to the Decline model; 4- tested the hypothesis that the orders in Decline have lower morphological disparity; 5- investigated whether the orders in decline of diversity, inferred from the fossil record, are the ones with higher extinction risk nowadays. Our analysis indicate that the majority of the orders of placental mammals have a pattern consistent with the Decline model and, although the Decline model is not equally distributed among the placental superorders, there was no significant phylogenetic signal for the orders in diversity decline. We found a positive correlation between the Decline model and the average body size which is in line with previous studies on body size evolution. We argue that such results suggest a complex evolutionary dynamics: larger body size appears to be an evolutionary attractor with lineages showing a tendency to increase in size, however, the increase in body size would be counterbalanced by a higher propensity to Decline. Moreover, we found a the negative correlation between the Decline model and morphological variation. We suggest that such results could indicate two possible scenario: (i) the low morphological variation would cause lineages to loose diversity; (ii) the low morphological variation would be the product of decrease in diversity through extinction selectivity. Finally, we found no correlation between the extinction risk of extant species and the deep time diversity decline, which suggests that the drivers of the current and the past Decline are not the same === O efeito de caracteres intrínsecos na dinâmica de diversificação foram extensamente investigados e diversos caracteres foram associados com aumentos na diversificação. Contudo, os possíveis efeitos negativos de um caractere sobre a diversificação de uma linhagem foram em grande parte ignorados. No presente trabalho integramos o registro fóssil com dados moleculares para estudar a dinâmica de diversificação de Placentalia, focando nas ordens em declínio de diversidade, e investigamos possíveis mecanismos responsáveis por gerar os padrões de diversificação encontrados. Mais especificamente nós: 1- determinamos quais das 21 ordens de Placentalia estão em declínio de diversidade (i.e., Declínio); 2- investigamos se o Declínio apresenta um sinal filogenético; 3- testamos a hipótese de que o tamanho do corpo está relacionado com o Declínio; 4- testamos a hipótese de que as ordens em Declínio possum menor disparidade morfológica; 5- investigamos se as ordens em Declínio, inferido a partir do registro fóssil, são as mesas com maior risco de extinção na atualidade. Nossas análises indicam que a maioria das ordens de mamíferos placentários apresentam um signal consistente com o Declínio e, embora o Declínio não esteja igualmente distribuído entre as superorderns de Placentalia, não há um signal filogenético significativo para as ordens em Declínio. Nossos resultados indicam uma correlação positiva entre o Declínio e o tamanho corporal médio de cada ordem que está de acordo com estudos prévios sobre evolução do tamanho do corpo. Argumentamos que estes resultados sugerem uma dinâmica de evolução complexa: tamanho corpóreo grande seria um atrator evolutivo que gera a tendência das linhagens aumentarem de tamanho, todavia, o aumento do tamanho do corpo seria contrabalançado pela maior susceptibilidade ao Declínio. Outrossim, encontramos uma correlação negativa entre o Declínio e a variação morfológica. Argumentamos que essa correlação poderia indicar dois possíveis cenários: (i) a baixa variação morfológica seria responsável pela redução no número de linhagens e tornaria as ordens mais susceptíveis ao declínio de diversidade; (ii) a baixa variação morfológica teria sido gerada pela diminuição da diversidade. Por último, o risco de extinção das espécies atuais não está correlacionado com o Declínio, o que sugere que os mecanismos responsáveis pelo Declínio no passado e no presente não são os mesmos.