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Keywords:

  • Murinae;
  • morphometrics;
  • Fourier transforms;
  • mandible;
  • adaptive radiation

Abstract

The respective roles of the phylogenetic and ecological components in an adaptive radiation are tested on a sample of Old World rats and mice (Muridae, Murinae). Phylogeny was established on nuclear and mitochondrial genes and reconstructed by maximum likelihood and Bayesian methods. This phylogeny is congruent with previous larger scale ones recently published, but includes some new results: Bandicota and Nesokia are sister taxa and Micromys would be closely related to the Rattus group. The ecological diversification is investigated through one factor, the diet, and the mandible outline provides the morphological marker. Elliptic and radial Fourier transforms are used for quantifying size and shape differences among species. Univariate size and shape parameters indicate that phylogeny is more influential on size than diet, and the reverse occurs for shape and robust patterns are recognized by multivariate analyses of the data sets provided by the Fourier methods. Omnivorous and herbivorous groups are well separated despite some overlapping, as well as are other Murinae with a specialized diet (insects, seeds). Phylogeny is also influential as shown by the segregation of several groups (Praomys, Arvicanthini, Rattus, Apodemus). Allometric shape variation was investigated, and although present it does not overwhelm effects of either phylogeny or diet. Massive mandibles characterize herbivorous Murinae and slender mandibles, the insectivorous ones. A strong angular process relative to the coronoid process characterizes seedeaters, and the reverse characterized Murinae with a diet based largely on animal matter. Such changes in morphology are clearly in relation with the functioning of the mandible, and with the forces required by the nature of the food: the need of a stronger occlusal force in herbivorous species would explain massive mandibles, and an increase of the grasping and piercing function of incisors in insectivorous species would explain slender mandibles.

Résumé

L’étude a pour but de reconnaître le rôle respectif de la parenté et de l’écologie lors d'une radiation adaptative en prenant l'exemple des rats et souris de l'Ancien Monde (Muridae, Murinae). Des gènes nucléaires et mitochondriaux fournissent une phylogénie construite à partir des méthodes du maximum de vraisemblance et de Mr Bayes. La phylogénie obtenue est congruente avec les phylogénie récemment publiées sur des échantillons plus nombreux de taxons, mais inclut quelques résultats nouveaux: Bandicota et Nesokia sont des taxons frères et Micromys serait étroitement apparenté au groupe Rattus. Le régime alimentaire fournit le critère de séparation écologique et le contour de la mandibule en est le marqueur morphologique. La quantification de la taille et de la forme résulte de l'application des transformées de Fourier, radiale et elliptique, aux contours de la mandibule. Si un effet de la parenté se dégage des indicateurs univariés de taille, l'adaptation au régime alimentaire ressort des indicateurs de forme. Les analyses multivariées appliquées aux ensembles de coefficients de Fourier fournis par les méthodes utilisées révèlent des motifs robustes dans la distribution des taxons. Ainsi, les taxons omnivores et herbivores sont bien séparés malgré un certain chevauchement, il en est de même des autres Murinae avec un régime spécialisé (insectes, graines). La phylogénie a également une influence sur la distribution des taxons comme l'indique la ségrégation de plusieurs groupes (Praomys, Arvicanthini, Rattus, Apodemus). S'il y a une variation allométrique de la forme en fonction de la taille, celle-ci ne masque ni la parenté ni l'adaptation. Une mandibule massive caractérise les Murinae herbivores et une mandibule gracile, celle des insectivores. Un processus angulaire fort par rapport au processus coronoïde caractérise les granivores, et l'inverse caractérise les Murinae avec un régime basé en grande partie sur une nourriture animale. Les différences de la forme de la mandibule sont clairement en rapport avec son fonctionnement et la nature des aliments. Chez un herbivore, la force à exercer au niveau des molaires est plus grande que chez un omnivore, ce qui expliquerait la massivité de la mandibule, chez un insectivore, l'allongement de la mandibule renvoie au rôle des incisives qui pincent et percent.