Geometric morphometrics: recent applications to the study of evolution and development

Lawing, A. Michelle; Polly, P. David

doi:10.1111/j.1469-7998.2009.00620.x

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“…of accurately describing complex shapes, but also of understanding exactly how shape changes throughout an organism's development (LAwInG & poLLy, 2010). Most studies investigating allometric relationships, both in an ontogenetic and static context of allometry (i.e.…”

Section: Allometric Patterns: Shape Change Due To Sizementioning

confidence: 99%

Geometric morphometrics in herpetology: modern tools for enhancing the study of morphological variation in amphibians and reptiles

Kaliontzopoulou¹

2011

bah

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The use of geometric morphometrics for studying phenotypic variation in amphibians and reptiles has visibly increased in the last decade. These modern tools provide a robust statistical framework to study organismal shape while preserving the geometric properties of the studied structures and thus improve our capacity for investigating patterns of morphological variation, and understanding their ecological and historical causes. Their application in herpetology has shed new light to the remarkable diversity observed among extant and extinct amphibians and reptiles. Here I first briefly consider the historical emergence of geometric morphometric methods, trying to provide a practical guide for herpetologists interested in implementing these tools to their investigation. I then review the wide array of published studies using geometric morphometrics to investigate morphological patterns in amphibians and reptiles. Across different investigation fields, an emergent pattern is the existence of general similarities, but also profound differences, among members of higher taxonomic groups. Size-shape allometry is a common pattern in many groups, but remarkable variation of allometric trajectories exists among closely related taxa. Sexual dimorphism has been extensively studied in reptiles, but less so in amphibians, while the contrary is true for phenotypic plasticity. The use of geometric morphometrics has allowed the detection of potentially adaptive shape patterns and the investigation of their causes. Finally, these methods have been invaluable in the study of fossils and have provided a better understanding of the paleobiology of extinct taxa.Key words: adaptation; allometry; geometric morphometrics; paleontology; phenotypic plasticity; sexual dimorphism.Morfometría geométrica en herpetología: nuevas herramientas para promover el estudio de la variación morfológica en anfibios y reptiles. El uso de la morfometría geométrica para estudiar la variación fenotípica en anfibios y reptiles ha aumentado notablemente durante la última década. Esta nueva herramienta proporciona un marco estadístico sólido para estudiar la forma de los organismos preservando las propiedades geométricas de las estructuras analizadas, mejorando así la comprensión de los factores ecológicos e históricos que explican los patrones de variación morfológica. Su aplicación en herpetología proporciona una nueva forma de explorar la diversidad morfológica de anfibios y reptiles tanto actuales como extintos. En esta revisión comienzo examinando la secuencia histórica que llevó a la aparición de la morfometría geométrica, tratando de ofrecer también una guía práctica para aquellos herpetólogos interesados en incorporar esta herramienta en su investigación. Después reviso un amplio muestrario de trabajos en los que la morfometría geométrica se usa para estudiar patrones morfológicos en anfibios y reptiles. Una pauta que emerge repetidamente es la existencia de similitudes generales, pero también de profundas diferencias, entre los miembros de los grupos...

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Section: Allometric Patterns: Shape Change Due To Sizementioning

confidence: 99%

Geometric morphometrics in herpetology: modern tools for enhancing the study of morphological variation in amphibians and reptiles

Kaliontzopoulou¹

2011

bah

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“…However, the phenotype of an organism does not always directly reflect its genotype information, and often genetic evidence does not match with results from shape analysis (Lawing and Polly 2009). In addition, results from genetic studies greatly depend on the methods applied and on the markers used.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Geographical variation in shell shape of the pod razor shell Ensis siliqua (Bivalvia: Pharidae)

et al. 2012

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The present study assessed the existence of variation in the shell shape of the pod razor shell (Ensis siliqua) throughout its distributional range in the northeastern Atlantic. Shells of E. siliqua caught at seven collecting sites (three in Portugal, three in Spain and one in Ireland) were studied by geometric morphometric methods, using both landmark-and contour-based methods. Both approaches (landmarks inside the valves and shell outline) discriminated the shells from Aveiro (centre of Portugal) and Strangford Lough (Ireland) from those caught in the nearby localities (remaining Portuguese and Spanish sites, maximum distance of 550 km by sea). Landmark analysis revealed that shells from Aveiro were more similar to shells from Ireland (*1,500 km far away). Contour analysis revealed that shells from Aveiro had a shape with a comparatively larger height-to-width ratio, whereas shells from Ireland showed a slightly more curved outline than in the remaining sites. Landmark-and contour-based methods provided coherent complementary information, confirming the usefulness of geometric morphometric analyses for discerning differences in shell shape among populations of E. siliqua. A brief review of previous applications of geometric morphometric methods to modern bivalve species is also provided.

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“…La incorporación de nuevas técnicas que determinan y sectorizan la variación de la forma está siendo actualmente un tema muy debatido (Lawing & Polly, 2010;South & Arnqvist, 2009), que a su vez sería -dentro de todas las metodologías morfométricas-a nuestro parecer, la más exacta e informativa en el momento de cuantificar una variación de asimetría. Trabajos han determinado relaciones entre la asimetría fluctuante de la forma y las variaciones en la diversidad genética, pero aún siguen siendo leves y casi nulos, debido a que no existe un patrón claro de método a seguir.…”

Section: Discussionunclassified

Asimetría Fluctuante: Una herramienta morfo-funcional para Medir Estabilidad del Desarrollo

Benítez

Parra

2011

Int. J. Morphol.

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RESUMEN: La capacidad de un organismo para producir un fenotipo ideal, pese a las perturbaciones encontradas durante su desarrollo, es el mecanismo causal de la estabilidad del desarrollo (ED). Esta capacidad es utilizada para evaluar variedad de tipos de estrés y la capacidad genotípica de corregirlos. La herramienta de medición más utilizada para estimar la ED es la asimetría fluctuante (AF), siendo esta una medida de las pequeñas desviaciones al azar que ocurren entre el lado izquierdo y derecho de rasgos bilateralmente simétricos. El estudio de AF, por su simplicidad de manejo y rapidez en la obtención de resultados, se ha convertido en un foco de interés para la biología, y durante los últimos años el aumento en artículos publicados usando AF para evaluar perturbaciones en la ED ha sido progresivo, pero aun así existen muchas interrogantes de cuales son las causas subyacentes que generan la AF. La presente revisión recopila información sobre el avance en los estudios del uso de la AF, su metodología, mecanismos, ventajas y controversias en el tiempo, y propone que es estrictamente necesario generar una mejor comprensión de esta herramienta, producto de eso, la utilización de modelos más exactos de estudio que signifiquen (o justifiquen) un enfoque unificado en el análisis de los patrones en AF y ED.PALABRAS CLAVE: Inestabilidad del desarrollo; Selección Sexual; Genotipo; Fenotipo. INTRODUCCIÓNLa estabilidad del desarrollo (ED) se define como la capacidad de un organismo para producir un fenotipo predeterminado por un diseño corporal adaptativo bajo un conjunto de condiciones genéticas y ambientales específicas (Waddington, 1942). Se refiere, por tanto a las capacidades intrínsecas de un individuo para resistir accidentes y perturbaciones durante su crecimiento y desarrollo (Clarke, 1998).La capacidad de un organismo para producir un fenotipo ideal, pese a las perturbaciones encontradas durante el desarrollo, reflejan el mecanismo causal de la ED. Esta capacidad es utilizada para evaluar variedad de tipos de estrés y la capacidad genotípica de corregirlos (Auffray et al., 1999). A menudo se denomina inestabilidad del desarrollo (ID) o ruido del desarrollo (RD) a la tendencia de un sistema del desarrollo para producir cambios morfológicos como respuestas a perturbaciones aleatorias (Klingenberg, 2003;Nijhout & Davidowitz, 2003;Van Dongen, 2006). La herramienta de medición más utilizada para estimar la ED es la Asimetría Fluctuante (AF) (Palmer & Strobeck, 1986;Palmer, 1994;Clarke, 1998;Pither & Taylor, 2000). La AF es una medida de las pequeñas desviaciones al azar que ocurren entre el lado izquierdo y derecho de rasgos bilateralmente simétricos (Van Valen, 1962). La principal idea en el uso de la AF como medida de ID, es que el lado izquierdo y derecho (I -D) de un organismo puedan ser vistas como replicas independientes de un mismo desarrollo, donde los lados corporales de un individuo compartirían un mismo genotipo en un ambiente homogéneo (Klingenberg, 2003). En otras palabras, los factores determinantes ...

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Geometric morphometrics: recent applications to the study of evolution and development

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Geographical variation in shell shape of the pod razor shell Ensis siliqua (Bivalvia: Pharidae)

Asimetría Fluctuante: Una herramienta morfo-funcional para Medir Estabilidad del Desarrollo

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