Evolution of avian ossification sequences

The relative timing and sequence of events during embryonic development plays an important role in adult shape and thus in evolution. The sequence in which bones form in the developing embryo should therefore contain a component capable of revealing evolutionary history, however processes relating t...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Maxwell, Erin
Other Authors: Hans Carl Larsson (Supervisor)
Format: Thesis
Language:English
Published: McGill University 2008
Subjects:
Online Access:http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=21942
Description
Summary:The relative timing and sequence of events during embryonic development plays an important role in adult shape and thus in evolution. The sequence in which bones form in the developing embryo should therefore contain a component capable of revealing evolutionary history, however processes relating to ossification sequence and the sequences themselves are poorly known and rarely discussed. In this thesis, I describe the embryonic skeletal development of Meleagris gallopavo, Sterna hirundo, Somateria mollissima, Anas platyrhynchos, Cairina moschata, Dromaius novaehollandiae, Rhea americana and Struthio camelus for the first time in the scientific literature, focusing on ossification. All species exhibited intraspecific variation in ossification sequence, but the level of polymorphism present was generally quite low. Specimens collected from the wild did not show more variability in ossification sequence than those incubated under constant conditions in the lab. Dermal bones did not always ossify before endochondral bones, nor did neural-crest derived elements always form before elements derived from the paraxial mesoderm. All of this suggests that the factors controlling ossification sequence are complex, and more than one variable may play a role. In order to examine sequences in a more explicit phylogenetic context, I converted them into a form that is easily analyzed (event-pairs) and used these as characters for phylogenetic reconstruction. While this technique is plagued with problems involving logical and biological non-independence, it is an efficient tool for surveying conservation and divergence in ossification sequences at different levels of phylogenetic relatedness. I also reconstructed shifts on an accepted topology. The analysis indicates that ossification sequences are influenced by relative evolutionary reduction or expansion in element size. Reduced elements ossify late in sequence, and also temporally later, as measured by stage. Enlarged elements Le temps de formation et la séquence d'événements du développement embryonnaire jouent un rôle important dans la forme adulte et dans l'évolution. La séquence selon laquelle les os se forment dans l'embryon devrait donc contenir des informations capables de révéler l'histoire évolutionnaire. Cependant, les facteurs qui influencent la séquence d'ossification et les séquences elles-mêmes sont mal compris et rarement étudiés. Dans cette thèse, je décris le développement squelettique embryonnaire chez Meleagris gallopavo, Sterna hirundo, Somateria mollissima, Anas platyrhynchos, Cairina moschata, Dromaius novaehollandiae, Rhea americana et Struthio camelus pour la première fois dans la littérature scientifique, en me concentrant sur l'ossification. Une variabilité intraspécifique entre les séquences d'ossification a été observée chez toutes espèces, mais le niveau de polymorphisme était généralement bas. Les spécimens d'espèces sauvages n'ont pas montré plus de variabilité dans la séquence d'ossification que ceux incubés dans les conditions constantes du laboratoire. Les os membraneux n'ossifient pas toujours avant les os de cartilage, et les os dérivés de la crête neurale ne se forment pas toujours avant les éléments dérivés du mésoderme paraxial. Ceci suggère que les facteurs qui contrôlent la séquence d'ossification sont complexes et que plus qu'une facteur peuvent y jouer un rôle. Afin d'examiner les séquences dans un contexte phylogénetique, je les ai convertis en une forme facile à analyser (‘paires d'événements') et ai utilisé les caractères de séquence d'ossification pour la reconstruction phylogénetique. Bien que cette technique présente des problèmes liés à un manque d'indépendence logique et biologique, c'est un outil efficace pour examiner la conservation et la divergence des séquences d'ossification à différents niveaux de rélation phylogénetique. J'ai aussi reconstruit les changements$