Page 4 - Asylv_molars_Pmax_revised_2014_01
P. 4

4	
  

	
  

random	
  processes	
  such	
  as	
  founder	
  effects	
  and	
  drift.	
  Hence,	
  directions	
  of	
  main	
  variance	
  have	
  been	
  
proposed	
  to	
  constitute	
  ‘lines	
  of	
  least	
  resistance	
  to	
  evolution’	
  (Schluter	
  1996).	
  	
  

The	
  concept	
  was	
  first	
  developed	
  for	
  the	
  direction	
  of	
  main	
  genetic	
  variance	
  (Gmax)	
  which	
  is	
  the	
  
principal	
  vector	
  of	
  the	
  genetic	
  variance-­‐covariance	
  (VCV)	
  matrix	
  (G	
  matrix).	
  However,	
  considering	
  the	
  
phenotypic	
  variance	
  (P	
  matrix	
  and	
  its	
  main	
  direction	
  Pmax)	
  presents	
  several	
  advantages.	
  Phenotypic	
  
variance	
  can	
  be	
  assessed	
  from	
  any	
  set	
  of	
  morphological	
  measurements	
  on	
  a	
  sample	
  of	
  specimens,	
  
whereas	
  estimating	
  the	
  G	
  matrix	
  requires	
  known	
  genealogies	
  (Steppan	
  et	
  al.	
  2002).	
  Pmax	
  can	
  thus	
  be	
  
studied	
  in	
  wild	
  populations	
  (e.g.	
  Ackermann	
  and	
  Cheverud	
  2000;	
  Marroig	
  and	
  Cheverud	
  2005)	
  and	
  
even	
  in	
  fossils	
  (e.g.	
  Renaud	
  et	
  al.	
  2006;	
  Hunt	
  2007).	
  G	
  matrix	
  and	
  P	
  matrix	
  share	
  most	
  of	
  their	
  
directions	
  of	
  variance	
  (Siahsarvie	
  2012),	
  suggesting	
  that	
  the	
  latter	
  can	
  be	
  confidently	
  used	
  as	
  a	
  
surrogate	
  for	
  the	
  former.	
  Furthermore,	
  compared	
  to	
  the	
  G	
  matrix,	
  considering	
  the	
  P	
  matrix	
  
incorporates	
  developmental	
  and	
  environmental	
  component	
  of	
  the	
  phenotypic	
  variation.	
  	
  

The	
  direction	
  of	
  main	
  phenotypic	
  variance,	
  Pmax,	
  corresponds	
  to	
  a	
  vector	
  pointing	
  in	
  the	
  direction	
  of	
  
the	
  most	
  widespread	
  variation.	
  A	
  first	
  question	
  is	
  to	
  know	
  if	
  this	
  direction	
  is	
  conserved	
  across	
  
populations	
  and	
  even	
  species,	
  a	
  hint	
  that	
  the	
  underlying	
  genetic	
  /	
  developmental	
  networks	
  would	
  be	
  
conserved	
  along	
  evolutionary	
  time	
  scales	
  (Ackermann	
  and	
  Cheverud	
  2000;	
  Bégin	
  and	
  Roff	
  2003;	
  
Renaud	
  et	
  al.	
  2006;	
  Renaud	
  and	
  Auffray	
  2013).	
  However,	
  the	
  structure	
  of	
  the	
  variance	
  itself	
  can	
  
evolve	
  due	
  to	
  selection	
  or	
  drift	
  (Roff	
  and	
  Mousseau	
  2005).	
  A	
  second	
  question	
  is	
  to	
  know	
  if	
  the	
  pre-­‐
existing	
  variance	
  actually	
  tends	
  to	
  favor	
  evolution	
  into	
  this	
  direction.	
  This	
  can	
  be	
  addressed	
  by	
  
comparing	
  the	
  direction	
  of	
  Pmax	
  to	
  evolutionary	
  directions	
  among	
  populations	
  or	
  species	
  (Marroig	
  
and	
  Cheverud	
  2005,	
  2010;	
  Renaud	
  et	
  al.	
  2006;	
  Hunt	
  2007).	
  	
  

The	
  aim	
  of	
  the	
  present	
  contribution	
  is	
  to	
  illustrate	
  the	
  study	
  of	
  Pmax	
  and	
  its	
  use	
  for	
  deciphering	
  
processes	
  driving	
  morphological	
  diversification	
  on	
  the	
  model	
  of	
  the	
  European	
  wood	
  mouse	
  
(Apodemus	
  sylvaticus).	
  The	
  first	
  upper	
  molar	
  (Fig.	
  1)	
  was	
  selected	
  as	
  trait	
  of	
  interest	
  because	
  its	
  
evolution	
  among	
  modern	
  populations	
  and	
  along	
  fossil	
  lineages	
  of	
  murine	
  rodents	
  has	
  been	
  
evidenced	
  to	
  match	
  such	
  a	
  line	
  of	
  least	
  resistance	
  to	
  evolution,	
  matching	
  an	
  overall	
  conserved	
  
direction	
  of	
  main	
  intra-­‐population	
  variation	
  (Renaud	
  et	
  al.	
  2006;	
  Renaud	
  and	
  Auffray	
  2013).	
  This	
  
direction	
  of	
  shape	
  change	
  tends	
  to	
  oppose	
  broad	
  vs.	
  elongated	
  molars	
  (e.g.	
  Fig.	
  1).	
  

Intricate	
  patterns	
  of	
  differentiation	
  have	
  been	
  previously	
  evidenced	
  in	
  the	
  wood	
  mouse.	
  Molar	
  shape	
  
differences	
  have	
  been	
  found	
  among	
  phylogenetic	
  lineages	
  (Renaud	
  and	
  Michaux	
  2007)	
  inherited	
  
from	
  repeated	
  isolations	
  in	
  separate	
  refuges	
  during	
  glacial-­‐interglacial	
  cycles	
  (Michaux	
  et	
  al.	
  2003).	
  
Interfering	
  with	
  this	
  differentiation	
  between	
  isolated	
  populations,	
  a	
  morphological	
  cline	
  was	
  
   1   2   3   4   5   6   7   8   9