
Aula 8 · Métodos Filogenéticos Comparativos · PPGBA/UFMS

Como evolui?
Forma: “all the geometric information that remains when location, scale and rotational effects are filtered out from an object” (Kendall 1977).
Kendall (1977), Adv. Appl. Probab. 9: 428–430.
Bookstein (1991), Cambridge University Press; Rohlf & Slice (1990), Syst. Zool. 39: 40–59; Zelditch, Swiderski & Sheets (2012), Geometric Morphometrics for Biologists, Academic Press.

Adams, Rohlf & Slice (2013), Hystrix 24: 7–14.

Dados: geomorph::plethodon (cabeça de Plethodon, 12 marcos). Para a demonstração, o segundo exemplar foi girado 40° e ampliado 1,5 vez. Ideia de uma figura do tutorial de morfometria de E. Sherratt.


Tamanho do centroide: a raiz da soma dos quadrados das distâncias de cada marco ao centroide. É a medida de tamanho que fica guardada.

A rotação minimiza a soma dos quadrados das distâncias entre os marcos correspondentes. O que sobra é forma.


PCA das coordenadas alinhadas (geomorph::gm.prcomp). Pacote: Adams & Otárola-Castillo (2013); Baken et al. (2021).
Há sinal?
O que vimos até aqui descreve o fenótipo por contagens, categorias (ex.: branco, preto) ou medidas lineares (ex.: tamanho do corpo).
E os fenótipos multivariados, como a forma do corpo ou da pata?
Revisão: Adams & Collyer (2019), Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 50: 405–425.
O K de Blomberg (Aula 3) generalizado para dados de alta dimensão: as distâncias entre espécies no espaço da forma em vez de um atributo só.
Nas 9 espécies de Plethodon (geomorph::plethspecies): Kmult = 0,96, p = 0,008.
Adams (2014b), Syst. Biol. 63: 685–697.

Permutando as formas entre as pontas da árvore, raramente se chega a um K tão alto quanto o observado.
A taxa do BM (σ²) generalizada para a forma, a partir das distâncias de Procrustes corrigidas pela filogenia (N espécies):
\[\sigma^2_{\text{mult}} = \frac{\mathbf{PD}'_{U,0}\,\mathbf{PD}_{U,0}}{N}\]
geomorph::compare.evol.rates)Adams (2014a), Syst. Biol. 63: 166–177.
O PGLS (Aula 5) com uma resposta de alta dimensão: a forma inteira como variável resposta, com permutação dos resíduos.
Alometria nos Plethodon: R² = 0,15, p = 0,28. Com 9 espécies, nenhuma relação detectável entre forma e tamanho.
Adams (2014c), Evolution 68: 2675–2688; Collyer & Adams (2018), pacote RRPP.

A árvore no espaço da forma, com os nós estimados por ML (Aula 7); geomorph::gm.prcomp(coords, phy = arvore) faz o mesmo.
Como evolui?
mvMORPHAdams & Collyer (2018), Syst. Biol. 67: 14–31; Clavel, Aristide & Morlon (2019), Syst. Biol. 68: 93–116; Clavel, Escarguel & Merceron (2015), Methods Ecol. Evol. 6: 1311–1319.
| Modelo | GIC | ΔGIC |
|---|---|---|
| BM | -1479,1 | 0,0 |
| EB | -1478,6 | 0,4 |
| OU | -1477,1 | 2,0 |
Com 9 espécies, os três modelos ficam praticamente empatados: não há base para preferir algo além do BM.

Anolis, log SVL e log cauda: uma matriz de taxas por ecomorfo (BMM) vence uma matriz só (AICc -142,3 × -55,5). A elipse mostra as taxas e a correlação evolutiva de cada regime.

Redesenho da Fig. 2 de Clavel, Escarguel & Merceron (2015).
Aristide et al. (2016), PNAS 113: 2158–2163; Bastide et al. (2018), Syst. Biol. 67: 662–680.
Como evolui?
RV × CR: Adams (2016), Methods Ecol. Evol. 7: 565–572.
Partição de exemplo do geomorph: marcos 1–5 × 6–12.
| Teste | Estatística | p |
|---|---|---|
Modularidade (modularity.test) |
CR = 1,19 | 0,71 |
Integração (integration.test) |
PLS r = 0,91 | = 0,001 |
Taxas por módulo (compare.multi.evol.rates, 9 espécies) |
razão = 1,30 | 0,47 |
Fortemente integradas, sem sinal de modularidade, em ritmos parecidos.
Denton & Adams (2015), Evolution 69: 2425–2440.
| Estudo | Ideia |
|---|---|
| Arnold et al. (2017), BMC Evol. Biol. | redes musculoesqueléticas e disparidade do pescoço dos mamíferos |
| Vidal-García & Keogh (2017), BMC Evol. Biol. | crânio conservado e membros lábeis numa radiação de sapos (dieta, locomoção, escavação) |

Fig. 4 de Arnold et al. (2017), BMC Evol. Biol. 17: 251 (CC BY 4.0).

Crânio: os clados ficam separados

Membros: agrupam pela locomoção
Figs. 3 e 4 de Vidal-García & Keogh (2017), BMC Evol. Biol. 17: 165 (CC BY 4.0).
Estão associados?
Revell (2009), Evolution 63: 3258–3268.

Aqui as duas dão quase o mesmo PC1, o tamanho (89% da variância na filogenética, 91% na comum). A diferença aparece quando há sinal forte e clados com médias muito distintas.
Collyer & Adams (2021), Methods Ecol. Evol. 12: 359–372.

O PAC 1 concentra 66% da covariância com a filogenia; K de Blomberg no eixo 1: 1,02 na PCA, 1,50 na PACA.

Antes de usar qualquer método, leia o artigo que o propôs.

22 coordenadas, 9 espécies Verossimilhança penalizada, por favor
Almeida Júnior, Leitura (1892), domínio público, via Wikimedia Commons. Prática: o walkthrough da Aula 8 e o desafio.
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