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Keywords:

  • Morphometrics;
  • island syndrome;
  • mastication;
  • food consistency;
  • phenotypic plasticity;
  • P matrix;
  • Mus musculus domesticus;
  • Mammalia;
  • Rodentia;
  • Murinae

Abstract

Morphometric methods allow the quantification of directions of phenotypic changes and their statistical comparison in a morphometric space. We applied this approach to investigate several candidate factors to explain changes in mandible shape occurring in house mice (Mus musculus domesticus, Mammalia, Rodentia) in Corsica and a nearby islet. The role of niche widening and of the concomitant change in diet was evaluated by comparing the micro-evolutionary insular change to the macro-evolutionary difference between omnivorous and herbivorous rodents. Phenotypic plasticity, which may contribute to rapid insular evolution, was assessed by breeding laboratory mice on hard versus soft food. The related change in mandible shape was compared with differences between continental and insular populations. The role of allometry was evaluated by assessing shape change related to size within the continental population and comparing this direction of change with differences on islands. Finally, evolution may be facilitated along the direction of the greatest phenotypic variance. This hypothesis was tested by computing in wild populations vectors corresponding to this direction and by comparing these vectors with those corresponding to estimates of shape changes related to plasticity, micro- and macro-evolutionary processes. In Corsica, the congruence in directions of macro- and micro-evolutionary phenotypic vectors (Corsican/continental mice versus omnivorous/herbivorous rodents) supports the hypothesis of adaptation in mandible shape evolution. By contrast, on the islet, phenotypic divergence follows directions of plastic response to food consistency as well as within-population allometry. Thus, results suggest differences in the relative importance of processes which may influence rodent mandibular shape depending on the size of the islands they colonized. Faster evolution and plasticity may be more evident in small and often ephemeral populations living on small islands, whereas micro-evolutionary processes may have enough time and genetic variability to progressively ‘align’ with macro-evolutionary trends in large populations from big islands.

Résumé

Les méthodes morphométriques permettent de quantifier des directions de changements phénotypiques et de les comparer statistiquement. Cette approche a été appliquée pour évaluer plusieurs facteurs explicatifs des différences de forme de la mandibule observées chez des populations de souris domestiques (Mus musculus domesticus) de Corse, de Sardaigne et d’un îlot voisin de la Corse. Le rôle de l’élargissement de la niche et du changement alimentaire concomitant a été testé en comparant le changement insulaire (échelle micro-évolutive) à celui observé entre mandibules de rongeurs omnivores et herbivores (échelle macro-évolutive). La plasticité phénotypique pourrait également contribuer à l’accélération des changements évolutifs sur les îles. Le changement mandibulaire associé a étéévalué en élevant des souris de laboratoire avec deux nourritures de consistance différente, en granulés ou gélifiée. La composante allométrique de la variation de forme a étéévaluée sur des populations continentales. Enfin, l’évolution phénotypique peut être facilitée le long des directions de plus grande variance. Cette hypothèse a été testée en évaluant ces directions dans les différentes populations sauvages et en les comparant aux directions des changements plastiques, allométriques, micro- et macro-évolutifs.

La congruence des directions micro- et macro-évolutives observée dans le cas de la différentiation continent – Corse, continent – Sardaigne et omnivores – herbivores, corrobore le rôle de l’adaptation dans le changement de forme de la mandibule chez les souris corses et sardes. La divergence de la population de l’îlot, en revanche, correspond aux directions de changement allométrique et de remodelage osseux en réponse à la consistance de nourriture. Ces résultats montrent l’intérêt de comparer quantitativement des directions de changement phénotypique pour analyser les causes complexes de différenciation des populations naturelles. Ils suggèrent en outre que différents processus agissent sur des îles de taille contrastée, possiblement à des pas de temps différents : plus long sur les grandes îles comme la Corse, et plus rapides, impliquant une réponse plastique, sur de petits îlots.