ブラウンラットの頭蓋形状の変化は、ニューヨーク市での120年にわたる方向性選択を示しています

Variation in brown rat cranial shape shows directional selection over 120 years in New York City.

• Emily E Puckett
• Emma Sherratt
• Matthew Combs
• Elizabeth J Carlen
• William Harcourt-Smith
• Jason Munshi-South

抄録

都市化は種を新しい環境にさらし、個体群内の形態学的形質を変化させる可能性のある選択圧力に晒している。我々は、高度に都市化された環境にある米国ニューヨーク州マンハッタンに生息するブラウンラット（）の個体群において、頭蓋と下顎の形状と大きさが経時的にどのように変化したかを調査した。1890年代と2010年代に採取された62頭の成体個体の頭蓋と下顎の3次元ランドマークを測定した。頭蓋骨と下顎のデータセットの形状変化の約22％は静的アロメトリーによって説明され、時間による変化は約14％であった。頭蓋骨の大きさの時間的変化や男女間での有意な変化は観察されなかった。P行列を推定すると、方向性選択は頭蓋の時間的変化を説明するが、下顎は説明しないことが明らかになった。具体的には、2010年代のラットでは、鼻が長く、上顎大臼歯の歯列が短くなっていたが、これはそれぞれ寒冷な環境や高品質または軟らかい食事に適応した形質であることが明らかになった。我々の結果は、選択圧力に対する継続的な進化を浮き彫りにしている。頭蓋形状に影響を与える都市部の選択圧力は、ラットがマンハッタンに導入される前のヨーロッパで始まった可能性が高いことを我々は認めている。しかし、我々の研究期間は、人工照明の強度、人間の人口密度、人間の食事の変化にまたがって、それによってラットの生態系の様々な側面を変化させ、それゆえに頭蓋骨に圧力をかけていた。

Urbanization exposes species to novel environments and selection pressures that may change morphological traits within a population. We investigated how the shape and size of crania and mandibles changed over time within a population of brown rats () living in Manhattan, New York, USA, a highly urbanized environment. We measured 3D landmarks on the cranium and mandible of 62 adult individuals sampled in the 1890s and 2010s. Static allometry explained approximately 22% of shape variation in crania and mandible datasets, while time accounted for approximately 14% of variation. We did not observe significant changes in skull size through time or between the sexes. Estimating the P-matrix revealed that directional selection explained temporal change of the crania but not the mandible. Specifically, rats from the 2010s had longer noses and shorter upper molar tooth rows, traits identified as adaptive to colder environments and higher quality or softer diets, respectively. Our results highlight the continual evolution to selection pressures. We acknowledge that urban selection pressures impacting cranial shape likely began in Europe prior to the introduction of rats to Manhattan. Yet, our study period spanned changes in intensity of artificial lighting, human population density, and human diet, thereby altering various aspects of rat ecology and hence pressures on the skull.

© 2020 The Authors. Ecology and Evolution published by John Wiley & Sons Ltd.