Testing macroevolutionary skull patterns using tetrapod cranial networks

Abstract

The vertebrates’ skull houses the brain and important sensory organs. This anatomic structure has suffered various changes and specializations that recapitulate the evolutionary process. This variability, its complexity and easy preservation makes it one of the standard characteristics used in comparative anatomy and evolutive biology for instance in the classification of vertebrates and phylogenetic reconstruction. A total of 25 species were considered: Acanthostega gunnari; 14 species within Mammalia including the groups Sirenia, Hyracoidea, Carnivora, Cetartiodactyla and Primates and 10 Reptilia from Crocodylia, Neotheropoda, Rhynchocephalia, Squamata and Testudines. All the collected data was analyzed through three different softwares: PAUP, for phylogenetic analysis, Gephi to build networks of contacts from the skull and Rstudio for statistics. In this study we show how phylogeny of an animal can be inferred to Class level using exclusively information regarding skull bone contacts but there is not enough information contained on the skull alone to recreate phylogenetic paths to build complete phylogeny.

No corpo dos vertebrados o crânio aloja o cérebro e diversos órgãos sensoriais importantes. Esta estrutura anatómica passou por várias modificações e especializações que recapitulam o processo evolutivo. O facto de ser muito variável, complexo e de fácil preservação torna-o uma estrutura comummente utilizada em anatomia comparada e em estudos de biologia evolutiva, nomeadamente para a classificação de vertebrados e reconstruções filogenéticas. Na análise aqui apresentada consideramos um total de 25 espécies: Acanthostega gunnari; 14 espécies dos Mammalia incluindo os grupos Sirenia, Hyracoidea, Carnivora, Cetartiodactyla e Primatas e 10 Reptilia distribuídos entre Crocodylia, Neotheropoda, Squamata, Rhynchocephalia e Testudines. Todos os dados recolhidos foram analisados em três softwares diferentes: PAUP, para uma análise filogenética, Gephi para construir redes de contactos dos ossos do crânio e Rstudio para aferir dados estatísticos. No presente trabalho mostramos que a filogenia de um animal pode ser inferida até ao nível da classe usando somente dados de contactos cranianos, no entanto, não é suficiente para reconstruir árvores filogenéticas.