Page 14 - Asylv_molars_Pmax_revised_2014_01
P. 14

14	
  

	
  

km²;	
  Oléron,	
  18	
  km²,	
  Ré,	
  9	
  km²),	
  suggesting	
  a	
  key	
  role	
  of	
  random	
  processes,	
  i.e.	
  founder	
  effect,	
  
bottleneck	
  and	
  drift,	
  in	
  promoting	
  differentiation.	
  

Yet,	
  random	
  processes	
  alone	
  should	
  lead	
  to	
  differentiation	
  on	
  the	
  various	
  islands	
  according	
  to	
  
various	
  directions	
  corresponding	
  to	
  the	
  directions	
  of	
  the	
  P	
  matrix	
  matrix,	
  leading	
  to	
  a	
  similarity	
  in	
  the	
  
directions	
  and	
  eigenvalues	
  of	
  the	
  P	
  matrix	
  and	
  of	
  the	
  inter-­‐group	
  VCV	
  (Ackerman	
  and	
  Cheverud	
  
2004).	
  In	
  contrast,	
  here,	
  in	
  all	
  the	
  cases	
  of	
  pronounced	
  differentiation,	
  evolution	
  occurred	
  in	
  a	
  
parallel	
  way.	
  An	
  adaptive	
  component	
  may	
  be	
  proposed:	
  due	
  to	
  a	
  decrease	
  of	
  interspecific	
  
competition,	
  niche	
  widening	
  is	
  likely	
  to	
  occur	
  on	
  many	
  islands	
  (Orsini	
  and	
  Cheylan	
  1988),	
  possibly	
  
favoring	
  wide	
  molars	
  able	
  to	
  cope	
  with	
  a	
  broad	
  range	
  of	
  food	
  items.	
  	
  

Strikingly,	
  this	
  parallel	
  evolution	
  occurs	
  following	
  Pmax.	
  The	
  preexistence	
  of	
  widespread	
  variants,	
  
easily	
  produced	
  by	
  modulating	
  the	
  same	
  genetic/developmental	
  networks	
  and	
  matching	
  the	
  
adaptive	
  requirements,	
  may	
  have	
  facilitated	
  the	
  response	
  to	
  local	
  selective	
  forces,	
  even	
  on	
  a	
  short	
  
time	
  scale	
  and	
  without	
  accumulation	
  of	
  important	
  genetic	
  difference.	
  The	
  channeling	
  role	
  of	
  Pmax	
  
thus	
  provides	
  a	
  new	
  light	
  on	
  such	
  cases	
  of	
  parallel	
  evolution,	
  apparently	
  amazing	
  but	
  facilitated	
  by	
  
the	
  congruence	
  of	
  reduced	
  population	
  size,	
  strong	
  selective	
  pressure,	
  and	
  agreement	
  between	
  the	
  
direction	
  of	
  least	
  evolutionary	
  resistance	
  (Pmax)	
  and	
  the	
  selected	
  shape	
  change.	
  	
  

	
  

Developmental	
  mechanisms	
  and	
  functional	
  constraints	
  beyond	
  Pmax	
  

Pmax	
  corresponds	
  to	
  a	
  variation	
  ranging	
  from	
  slender,	
  elongated	
  molars	
  and	
  to	
  broad,	
  stocky	
  molars.	
  
Advances	
  in	
  developmental	
  biology	
  of	
  tooth	
  morphogenesis	
  provide	
  hints	
  about	
  the	
  mechanisms	
  
that	
  may	
  underlie	
  such	
  morphological	
  variation.	
  Concerted	
  changes	
  in	
  the	
  size	
  of	
  all	
  cusps	
  may	
  be	
  
mediated	
  by	
  changes	
  in	
  the	
  regulation	
  of	
  genes	
  controlling	
  tooth	
  development	
  (Mustonen	
  et	
  al.	
  
2003),	
  a	
  change	
  relatively	
  ‘easy’	
  to	
  produce.	
  This	
  explains	
  why	
  corresponding	
  variants	
  are	
  frequent	
  in	
  
a	
  population,	
  and	
  why	
  this	
  kind	
  of	
  variation	
  can	
  be	
  easily	
  mobilized	
  by	
  selection	
  and	
  drift	
  to	
  cause	
  
pronounced	
  differences	
  among	
  populations	
  even	
  in	
  relatively	
  short	
  time	
  span.	
  

In	
  some	
  cases,	
  the	
  change	
  involved	
  is	
  more	
  localized	
  and	
  the	
  molar	
  elongation	
  seems	
  to	
  involve	
  
mostly	
  the	
  anteriormost	
  part	
  of	
  the	
  tooth.	
  This	
  localized	
  variation	
  may	
  be	
  attributed	
  to	
  another	
  
developmental	
  process,	
  namely	
  a	
  differential	
  incorporation	
  of	
  a	
  vestigial	
  bud	
  anterior	
  to	
  the	
  molar	
  
field	
  and	
  reminiscent	
  of	
  a	
  premolar	
  present	
  in	
  murine	
  ancestors	
  (Peterková	
  et	
  al.	
  2005;	
  Prochazka	
  et	
  
al.	
  2010).	
  This	
  component	
  of	
  molar	
  shape	
  variation	
  is	
  very	
  pronounced	
  in	
  the	
  house	
  mouse,	
  leading	
  
to	
  the	
  occasional	
  occurrence	
  of	
  an	
  anterior	
  cusplet	
  (Renaud	
  et	
  al.	
  2011).	
  Such	
  a	
  cusplet	
  is	
  rare,	
  but	
  
   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19