Conserved and Taxon-Specific Patterns of Phenotypic Modularity in the Mammalian Dentition

Integr Org Biol. 2022 Apr 28;4(1):obac017. doi: 10.1093/iob/obac017. eCollection 2022.

Abstract

Previous genotype:phenotype mapping of the mouse and primate dentition revealed the presence of pre- and post-canine modules in mice and anthropoid primates, as well as molar and premolar submodules in anthropoid primates. We estimated phenotypic correlation matrices for species that sample broadly across Mammalia to test the hypothesis that these modules exist across a broader range of taxa and thereby represent a conserved mammalian trait. We calculated phenotypic correlation matrices from linear dental measurements of 419 individual specimens representing 5 species from 4 mammalian orders: Artiodactyla (Odocoileus hemionus), Carnivora (Canis latrans and Ursus americanus), Didelphimorphia (Didelphis virginiana), and Primates (Colobus guereza). Our results based on hierarchical clustering indicate a generally higher correlation within incisors and among post-canine teeth. However, the post-canine phenotypic correlation matrices do not consistently exhibit the premolar and molar submodularity observed in anthropoid primates. Additionally, we find evidence of sex differences in the Odocoileus phenotypic correlation matrices: Males of this species exhibit overall higher inter-trait correlations compared to females. Our overall findings support the interpretation that incisors and post-canine dentition represent different phenotypic modules, and that this architecture may be a conserved trait for mammals.

Un mapeo previo del genotipo:fenotipo de la dentición de ratones y primates reveló la presencia de módulos precaninos y poscaninos en ratones y primates antropoides, además de molares y premolares en primates antropoides. Estimamos matrices de correlación fenotípica para especies que representan una muestra amplia de Mammalia, para probar la hipótesis de que estos módulos existen en una gama más amplia de taxones y, por lo tanto, representan un rasgo conservado de mamíferos.

Calculamos matrices de correlación fenotípica a partir de medidas dentales lineales de 419 especímenes individuales que representan cinco especies de cuatro órdenes de mamíferos: Artiodactyla (Odocoileus hemionus), Carnivora (Canis latrans y Ursus americanus), Didelphimorphia (Didelphis virginiana) y Primates (Colobus guereza). Los resultados, basados en el agrupamiento jerárquico, indican que hay una correlación generalmente más alta entre los incisivos y entre los dientes poscaninos. Sin embargo, las matrices de correlación fenotípica de los poscaninos no exhiben consistentemente la submodularidad del premolar y molar observada en primates antropoides. Adicionalmente, encontramos evidencia de dimorfismo sexual en las matrices de correlación fenotípica de Odocoileus: los machos de esta especie exhiben, en general, correlaciones entre rasgos más altos que las hembras. Nuestro descubrimiento general apoya la interpretación de que los incisivos y la dentición poscanina representan diferentes módulos fenotípicos, y que esta arquitectura puede ser un rasgo conservado para los mamíferos.