008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30491460
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aLongtine,  Charles  A.▼0(orcid)0000-0001-5906-8243
■24510▼aDevelopmental  Mechanisms  Underlying  Avian  Morphological  Evolution▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bHarvard  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(141  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  84-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Tabin,  Clifford  J.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aVertebrates  have  evolved  remarkable  morphological  diversity  over  millions  of  years,  from  the  smallest  hummingbird  to  the  largest  whales,  in  response  to  natural  selection.  These  endless  forms,  generated  over  the  course  of  evolution,  can  largely  be  traced  back  to  changes  in  embryonic  development,  where  modifications  of  existing  structures  and  the  generation  of  completely  novel  structures  occurs.  A  mechanistic  understanding  of  how  evolutionary  diversity  arises  thus  necessitates  a  deep  understanding  of  the  developmental  processes  underlying  morphological  transitions  in  vertebrate  evolution.  Birds  serve  as  a  particularly  useful  model  for  this  endeavor  as  one  of  the  most  diverse  groups  of  land  vertebrates  with  a  number  of  evolutionarily  novel  structures  -  such  as  feathers  and  their  vocal  organ,  the  syrinx  -  and  a  wide  array  of  morphological  adaptations,  including  webbed  feet  in  aquatic  birds  and  flippers  used  for  diving  in  penguins. Here  I  present  three  case  studies  for  the  developmental  mechanisms  underlying  avian  morphological  evolution.  First,  I  characterize  the  pathways  involved  in  the  formation  of  the  vocal  folds  in  the  avian  syrinx,  an  evolutionarily  novel  vocal  organ.  We  find  that  the  syringeal  vocal  folds  are  derived  from  a  distinct  developmental  source  than  vocal  folds  in  other  tetrapods,  which  are  located  in  the  larynx,  but  similar  developmental  pathways  are  active  in  both  types  of  vocal  folds.  We  further  investigate  the  morphological  evolution  of  the  syrinx  and  show  that  the  presence  of  paired  sound  sources  (i.e.,  two  sets  of  syringeal  vocal  folds)  is  likely  ancestral  to  extant  birds.Next,  I  present  a  characterization  of  the  embryonic  development  of  the  penguin  flipper,  which  has  a  series  of  remarkable  adaptations  to  underwater  diving,  including  loss  of  distal  forelimb  muscles  and  a  flattening  of  forelimb  bones.  Surprisingly,  both  the  muscles  and  bones  in  the  early  penguin  embryo  are  patterned  similar  to  other  birds  but  are  dramatically  remodeled  late  during  embryogenesis.  Forelimb  muscles  are  patterned  but  fail  to  proliferate,  leading  to  an  apparent  reduction  in  musculature.  Bones  in  the  penguin  flipper  are  patterned  as  round  tubes  like  in  flighted  birds  but  undergo  a  gradual  ossification  of  connective  tissue  which  resembles  the  formation  of  bone  ridges  at  tendon-attachment  sites  which  has  been  characterized  in  the  mouse.  This  process  starts  at  the  epiphysis  and  extends  down  the  length  of  the  bone  during  development,  which  is  paralleled  by  the  progressive  expansion  of  bone  flattening  in  the  penguin  fossil  record.Finally,  I  investigate  the  developmental  and  genetic  mechanisms  underlying  the  convergent  evolution  of  interdigit  webbing  in  birds.  While  interdigit  webbing  has  evolved  several  times  in  birds,  we  find  little  evidence  of  genome-wide  convergence  in  conserved  non-coding  regions.  We  show  that  conserved  early  developmental  enhancers  for  the  gene  Gremlin,  which  has  been  shown  to  inhibit  interdigit  apoptosis,  are  accessible  in  the  duck  interdigit,  but  Gremlin  is  likely  activated  using  a  novel  pathway.  In  addition,  I  perform  transcriptomic  analysis  in  developing  chick,  duck,  and  penguin  interdigit  and  find  that  duck  and  penguins  have  likely  evolved  distinct  mechanisms  for  interdigit  webbing  retention.  Together,  these  data  provide  new  insights  into  the  developmental  mechanisms  underlying  morphological  evolution  and  underscore  the  extent  to  which  existing  genetic  modules  and  developmental  processes  are  reused  to  facilitate  the  evolution  of  novel  and  highly  modified  structures.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aBiology.
■650  4▼aMolecular  biology.
■650  4▼aEvolution  &  development.
■653    ▼aSmallest  hummingbird
■653    ▼aMorphological  diversity
■653    ▼aVertebrates
■653    ▼aLargest  whales
■690    ▼a0306
■690    ▼a0307
■690    ▼a0412
■71020▼aHarvard  University▼bBiology,  Molecular  and  Cellular.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g84-12B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16932318▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024