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Evolution; international journal of organic evolution2017May01Vol.71issue(5)

一般的な進化の傾向は、マンボウとマンティスのエビの4バーリンケージシステムの根底にあります

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

比較バイオメカニクスは、一般的な基礎となる力学を共有する異なる生物学的システムの進化を探る機会を提供します。四つバー連鎖モデリングは、生体力学と進化的多様化の関係を調査するために、魚の顎や甲殻類の付属物などのさまざまな生物学的システムに適用されています。機械的感度は、機械系の機能的出力が特定の形態学的成分の変化に対する感度の異なる感度を示すと述べています。さまざまな門の2つの異なる4バーシステムで、同様の機械的感度のパターンを文書化します。中心魚の操作4バーシステムと気孔足の猛禽類の付属物です。19セントラキドおよび36の気孔脚類種の動的リンケージモデルを構築し、系統発生的一般化最小二乗回帰(PGL)を使用して、モデルから導出された連鎖形態と機械的出力の進化的変化を比較しました。両方のシステムで、4バーメカニズムの運動学は出力リンクとの重要な進化的相関を示し、出力アームの移動距離はカプラーリンクと相関しています。魚と甲殻類の両方の分類群で見られるこの共通の進化パターンは、4バーシステムの根底にある機械的原理の潜在的な結果です。我々の結果は、さまざまな構造、行動、生態学を持つ生物系全体の形態学的進化に対する物理原理の潜在的な影響を示しています。

比較バイオメカニクスは、一般的な基礎となる力学を共有する異なる生物学的システムの進化を探る機会を提供します。四つバー連鎖モデリングは、生体力学と進化的多様化の関係を調査するために、魚の顎や甲殻類の付属物などのさまざまな生物学的システムに適用されています。機械的感度は、機械系の機能的出力が特定の形態学的成分の変化に対する感度の異なる感度を示すと述べています。さまざまな門の2つの異なる4バーシステムで、同様の機械的感度のパターンを文書化します。中心魚の操作4バーシステムと気孔足の猛禽類の付属物です。19セントラキドおよび36の気孔脚類種の動的リンケージモデルを構築し、系統発生的一般化最小二乗回帰(PGL)を使用して、モデルから導出された連鎖形態と機械的出力の進化的変化を比較しました。両方のシステムで、4バーメカニズムの運動学は出力リンクとの重要な進化的相関を示し、出力アームの移動距離はカプラーリンクと相関しています。魚と甲殻類の両方の分類群で見られるこの共通の進化パターンは、4バーシステムの根底にある機械的原理の潜在的な結果です。我々の結果は、さまざまな構造、行動、生態学を持つ生物系全体の形態学的進化に対する物理原理の潜在的な影響を示しています。

Comparative biomechanics offers an opportunity to explore the evolution of disparate biological systems that share common underlying mechanics. Four-bar linkage modeling has been applied to various biological systems such as fish jaws and crustacean appendages to explore the relationship between biomechanics and evolutionary diversification. Mechanical sensitivity states that the functional output of a mechanical system will show differential sensitivity to changes in specific morphological components. We document similar patterns of mechanical sensitivity in two disparate four-bar systems from different phyla: the opercular four-bar system in centrarchid fishes and the raptorial appendage of stomatopods. We built dynamic linkage models of 19 centrarchid and 36 stomatopod species and used phylogenetic generalized least squares regression (PGLS) to compare evolutionary shifts in linkage morphology and mechanical outputs derived from the models. In both systems, the kinematics of the four-bar mechanism show significant evolutionary correlation with the output link, while travel distance of the output arm is correlated with the coupler link. This common evolutionary pattern seen in both fish and crustacean taxa is a potential consequence of the mechanical principles underlying four-bar systems. Our results illustrate the potential influence of physical principles on morphological evolution across biological systems with different structures, behaviors, and ecologies.

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