Primeiro macaco fóssil da América do Norte e intercâmbio biótico tropical no início do Mioceno
Natureza volume 533 , Páginas 243–246 ( 2016 )
Abstrato
Os macacos do Novo Mundo (platirrinos) são uma parte diversa dos ecossistemas tropicais modernos na América do Norte e do Sul, mas sua história evolutiva inicial nos trópicos é amplamente desconhecida. As estimativas de divergência molecular sugerem que os primatas chegaram à América Central tropical, a extensão mais meridional da massa de terra norte-americana, com várias dispersões da América do Sul começando com o surgimento do istmo do Panamá 3-4 milhões de anos atrás (Ma) 1. A completa ausência de fósseis de primatas da América Central, entretanto, limitou nossa compreensão de sua história no Novo Mundo. Aqui apresentamos a primeira descrição de um macaco fóssil recuperado da massa de terra norte-americana, a mais antiga coroa platirrina conhecida, de uma camada datada precisamente de 20,9 Ma na Formação Las Cascadas na Bacia do Canal do Panamá, Panamá.
Esta descoberta sugere que a diversificação em nível de família dos macacos existentes do Novo Mundo ocorreu nos trópicos, com novas estimativas de divergência para Cebidae entre 22 e 25 Ma, e fornece a evidência fóssil mais antiga para o intercâmbio de mamíferos entre as Américas do Sul e do Norte. O momento é consistente com as reconstruções tectônicas recentes 2 , 3de um canal marítimo da América Central relativamente estreito no início do Mioceno, coincidente com as dispersões sobre a água inferidas para muitos outros grupos de animais e plantas 4 . A descoberta de um primata do Mioceno no Panamá fornece evidências de uma distribuição tropical circuncaribenha de macacos do Novo Mundo nesta época, com barreiras oceânicas não restringindo totalmente seus movimentos para o norte, exigindo um conjunto complexo de fatores ecológicos para explicar sua ausência em amostras bem amostradas. localidades com idades semelhantes em latitudes mais altas da América do Norte.
Referências
- 1
Kay, RF Biogeography in deep time - o que a filogenética, a geologia e o paleoclima nos dizem sobre a evolução dos primeiros platirrinos? Mol. Phylogenet. Evol. 82 , 358-374 (2015)
- 2
Farris, DW et al. Fratura do istmo do Panamá durante a colisão inicial com a América do Sul. Geology 39 , 1007–1010 (2011)
- 3
Montes, C. et al. Evidências para o Eoceno médio e a emergência de terras mais jovens no centro do Panamá: implicações para o fechamento do istmo. Geol. Soc. Sou. Touro. 124 , 780-799 (2012)
- 4
Bacon, CD et al. Evidências biológicas apóiam o surgimento precoce e complexo do istmo do Panamá. Proc. Natl Acad. Sci. USA 112 , 6110–6115 (2015)
- 5
MacFadden, BJ Extinta biodiversidade de mamíferos dos antigos trópicos do Novo Mundo. Trends Ecol. Evol. 21 , 157-165 (2006)
- 6
Rincon, AF, Bloch, JI, Suarez, C., MacFadden, BJ & Jaramillo, CA Novos floridatragulinas (Mammalia, Camelidae) do início da Formação Las Cascadas do Mioceno, Panamá. J. Vertebr. Paleontol. 32 , 456-475 (2012)
- 7
Rincon, AF, Bloch, JI, Macfadden, BJ & Jaramillo, CA Primeiro registro centro-americano de Anthracotheriidae (Mammalia, Bothriodontinae) do início do Mioceno do Panamá. J. Vertebr. Paleontol. 33 , 421-433 (2013)
- 8
Rincon, AF, Bloch, JI, Macfadden, BJ & Jaramillo, CA Novos primeiros protoceratídeos do Mioceno (Mammalia, Artiodactyla) do Panamá. J. Verteb. Paleontol . http://dx.doi.org/10.1080/02724634.2015.970688 (2015)
- 9
Wood, AR & Ridgwell, NM O primeiro calicothere da América Central (Mammalia, Perissodactyla) e as implicações paleobiogeográficas para esquizoteriínos de corpo pequeno. J. Vertebr. Paleontol . 35 , e923893 (2015)
- 10
MacFadden, BJ et al. Calibração temporal e biocronologia da Fauna Centenário, início do Mioceno do Panamá. J. Geol. 122 , 113-135 (2014)
- 11
Kirby, MX, Jones, DS & MacFadden, BJ Estratigrafia do Mioceno Inferior ao longo do Canal do Panamá e sua relação com a Península da América Central. PLoS One 3 , e2791 (2008)
- 12
Woodburne, MO The Great American Biotic Interchange: dispersões, tectônica, clima, nível do mar e penas de retenção. J. Mamm. Evol. 17 , 245-264 (2010)
- 13
Albright, LB, III et al. Cronoestratigrafia e bioestratigrafia revisadas da Formação John Day (Turtle Cove e Kimberly Members), Oregon, com implicações para a calibração atualizada da idade dos mamíferos terrestres Arikareean da América do Norte. J. Geol. 116 , 211-237 (2008)
- 14
Tedford, RH et al. em Mamíferos do Cretáceo Superior e Cenozóico da América do Norte: Biostratigraphy and Geochronology 169–231 (Columbia Univ. Press, 2004)
- 15
MacFadden, BJ Cronologia das localidades de primatas do Cenozóico na América do Sul. J. Hum. Evol. 19 , 7-21 (1990)
- 16
Bond, M. et al. Primatas eocenos da América do Sul e as origens africanas dos macacos do Novo Mundo. Nature 520 , 538-541 (2015)
- 17
Kay, RF Origens dos macacos do Novo Mundo. Science 347 , 1068–1069 (2015)
- 18
Jameson Kiesling, NM, Yi, SV, Xu, K., Gianluca Sperone, F. & Wildman, DE O ritmo e o modo da evolução e biogeografia dos macacos do Novo Mundo no contexto da análise filogenômica. Mol. Phylogenet. Evol. 82 , 386-399 (2015)
- 19
Houle, A. A origem dos platirrinos: uma avaliação do cenário Antártico e o modelo de ilha flutuante. Sou. J. Phys. Anthropol. 109 , 541-559 (1999)
- 20
Springer, MS et al. Dinâmica macroevolutiva e biogeografia histórica da diversificação de primatas inferida de uma supermatriz de espécies. PLoS ONE 7 , e49521 (2012)
- 21
Perelman, P. et al. Filogenia molecular de primatas vivos. PLoS Genet. 7 , e1001342 (2011)
- 22
Cooke, SB, Rosenberger, AL & Turvey, S. Um macaco extinto do Haiti e as origens dos primatas das Grandes Antilhas. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108 , 2699–2704 (2011)
- 23
Rosenberger, AL Platyrrhines, PAUP, paralelismo e a hipótese de linhagem longa: uma resposta a Kay et al. (2008). J. Hum. Evol. 59 , 214–217 (2010)
- 24
MacPhee, RD, Iturralde-Vinent, MA & Gaffney, ES Domo de Zaza, uma localidade de vertebrados do Mioceno no centro-sul de Cuba, com notas sobre a evolução tectônica de Porto Rico e da Passagem de Mona. Sou. Mus. Novit. 3394 , 1-42 (2003)
- 25
Dunn, RE et al. Uma nova cronologia para a Idade dos Mamíferos Terrestres da América do Sul no Eoceno Médio – início do Mioceno. Geol. Soc. Sou. Touro. 125 , 539–555 (2013)
- 26
Rosenberger, A., Tejedor, M., Cooke, S. & Pekar, S. em South American Primates Developments in Primatology: Progress and Prospects (eds Garber, PA, Estrada, A., Bicca-Marques, JC, Heymann, EW & Strier, KB) Ch. 4 , 69-113 (Springer, 2009)
- 27
Jaramillo, C. et al. Registro palinológico dos últimos 20 milhões de anos no Panamá. CH. 8 , 134–251 (Missouri Botanical Garden Press, 2014)
- 28
Rooney, TO, Franceschi, P. & Hall, CM Magmas saturados de água na região do Canal do Panamá: um precursor para a geração de magma semelhante a adakita? Contrib. Mineral. Gasolina. 161 , 373-388 (2011)
- 29
Black, LP et al. A aplicação do SHRIMP à geocronologia fanerozóica; uma avaliação crítica de quatro padrões de zircão. Chem. Geol. 200 , 171-188 (2003)
- 30
Montes, C. et al. Colisão do arco-continente e formação de oroclina: fechamento do canal da América Central. J. Geophys. Res. 117 , B4 (2012)
Reconhecimentos
Agradecemos M. Silcox, D. Boyer, G. Gunnell, S. Chester, P. Morse, E. Sargis, D. Steadman, E. Kowalski, Z. Randall, A. Rosenberger, J. Krigbaum e D. Daegling por conselho e discussão, R. Kay e L. Marivaux pelas revisões que melhoraram significativamente a qualidade do manuscrito, D. Byerley e G. Maccracken pela descoberta de fósseis de primatas no Panamá, M. Droulliard pela assistência com o laboratório de geocronologia e trabalho de campo, R. Kay , P. Holroyd e D. Reed para acesso a espécimes comparativos, J. Bourque para preparação de fósseis, D. Byerley para arte associada à Fig. 3, D. Boyer por facilitar o acesso à instalação de microCT da Duke University SMIF, e D. Boyer, G. Yapuncich e J. Thostenson pela ajuda na aquisição e processamento de dados de varredura microCT (financiado em parte pela National Science Foundation (NSF) BCS 1304045 to D Boyer e E. St Clair e BCS 0851272 de R. Kay). Agradecemos a O. Moskalenko, M. Gitzendanner e D. Reed pela assistência com os recursos de computação de alto desempenho da Universidade da Flórida. Agradecemos à Autoridad del Canal de Panama (ACP) e ao Ministerio de Comercio e Industria (MICI) pelo apoio logístico e acesso à Zona do Canal do Panamá. Parte deste manuscrito foi escrita quando JIB foi apoiado como um Edward P. Bass Distinguished Visiting Environmental Scholar no Yale Institute for Biospheric Studies (YIBS). O NSF (projeto PIRE 0966884),O Fundo de Paleobiologia do Smithsonian Tropical Research Institute e o Museu de História Natural da Flórida financiaram esta pesquisa. Esta é a Contribuição da Universidade da Flórida para a Paleobiologia 782.
Informação sobre o autor
Afiliações
Contribuições
JIB, ARW, EDW e GSM contribuíram para o planejamento do projeto. JIB, ARW e ARH contribuíram para a paleontologia sistemática e varreduras microCT. DAF e AFR contribuíram para análises radioisotópicas e estratigrafia. BJM, AFR, GSM, ARW e JIB contribuíram para a análise biocronológica. EDW, JIB e ARW contribuíram para as análises filogenéticas. EDW realizou análises de datação de divergência. CM e CAJ contribuíram para a análise paleogeográfica. NAJ, JIB e CAJ contribuíram para o resumo do pólen. ARW, AFR, JIB, GSM, EDW e DSJ contribuíram para o trabalho de campo. JIB, BJM, GSM, CAJ e DSJ contribuíram para o suporte financeiro. Todos os autores contribuíram para a preparação do manuscrito e da figura.
autor correspondente
Declarações de ética
Interesses competitivos
Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
Informação adicional
Os LSIDs para Panamacebus (gênero), urn: lsid: zoobank.org: act: C33F8967-EE79-47B8-8A98-2C6D2C7557CA , e para Panamacebus transitus (espécie), urn: lsid: zoobank.org: act: 3E01F3F2-B1F8- 433E-B110-9AD5AAF3DB99 , foram depositados no ZooBank.
Figuras e tabelas de dados estendidos
Dados estendidos Figura 1 Mapa da parte sul do Canal do Panamá (Corte Gaillard).
Círculos pretos marcam a posição da localidade da Fauna Local de Lirio Norte (YPA024) e outros locais específicos de coleta de vertebrados terrestres (Fauna Centenário) na área (modificado da ref. 10 ).
Dados estendidos Figura 2 Fotografia da parede norte (face sul) na localidade da Fauna Local de Lirio Norte (YPA024).
Amostra datada de rocha MD11 foi coletada de uma camada de cinzas que forma a parte superior de um tufo andesítico soldado com vários metros de espessura. O tufo é exposto dentro da seção adaptável da Formação Las Cascadas aproximadamente 0,25 m abaixo, e em estreita proximidade com a unidade contendo fósseis de mamíferos que inclui os fósseis Panamacebus .
Dados estendidos Figura 4 Comparações detalhadas dos molares superiores de Panamacebus com Neosaimiri .
a - d , vistas da esquerda para a direita, oclusal, distal, lingual, mesial e vestibular do M 1 esquerdo (UF 280128: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8531 ) ( a ) e do M esquerdo 2 (UF 281001: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8550 ) ( d ) de P. transitus em comparação com M 1 e M 2 de N. fieldsi ( b , c , e - g ): direita M 1 (IGM-KU 89008: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8541 ) ( b ), direito M 1(IGM 89019: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8544 ) ( c ), M direita 2 (IGM-KU 89018: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8543 ) ( e ), H direita 2 (IGM-KU 89104: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8548 ) ( f ), e M direita 2 (IGM-KU 89011: http: //dx.doi. org / 10.17602 / M2 / M8542 ) ( g ). As imagens foram geradas a partir de dados de varredura microCT (consulte Métodos e links associados aos números das amostras). Os dentes do lado direito foram invertidos para facilitar a comparação com os dentes do lado esquerdo. Barra de escala, 1 mm.
Dados estendidos Figura 5 Comparações detalhadas dos molares superiores de Panamacebus com Neosaimiri e Cebus .
um - g , esquerda para a direita, oclusal, distal, lingual, mesial e vistas bucais da esquerda H 1 (UF 280128: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8531 ) ( um ) e a M esquerda 2 (UF 281001: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8550 ) ( c ) de P. transitus em comparação com M 1 e M 2 de N. fieldsi ( b , d ): M 1 direito (IGM 89019: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8544 ) ( b ), e M direita 2 (IGM-KU 89104:http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8548 ) ( d ); e os M 1 e M 2 esquerdos de Cebus capucinus (USNM 291128; http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8627 ) nas vistas oclusal ( e ), lingual ( f ) e vestibular ( g ). As imagens foram geradas a partir de dados de varredura microCT (consulte Métodos e links associados aos números das amostras). Os dentes do lado direito foram invertidos para facilitar a comparação com os dentes do lado esquerdo. Barra de escala, 1 mm.
Dados estendidos Figura 6 Comparações detalhadas dos dentes inferiores do Panamacebus com os de Neosaimiri e Stirtonia .
a - k , vistas da esquerda para a direita, oclusal, distal, lingual, mesial e vestibular da parte esquerda I 1 (UF 280130: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8400 ) ( a ), direita I 2 (UF 267048, espelhado: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8395 ) ( d ), P 2 esquerdo (UF 280127: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8397 ) ( g ), P 4 esquerdo (UF 280129: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8399 ) ( i ) e C 1 direito (UF 280131, espelhado: http://dx.doi.org/ 10.17602 / M2 / M8401 ) ( k) de P. transitus em comparação com o direito I 1 (IGM-KU 89086: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8546 ) ( b ), direito I 2 (IGM-KU 89092: http: // dx.doi.org/10.17602/M2/M8547 ) ( e ), esquerdo I 2 (UCMP 39205: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M1880 ) ( f ), direito P 2 (IGM-KU 90016: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8549 ) ( h ) e C 1 direito (IGM-KU 89021: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8432 ) ( j ) de N. fieldsi e o direito I2 (UCMP 38989: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M1799 ) de Stirtonia tatacoensis ( c ). As imagens foram geradas a partir de dados de varredura microCT (consulte Métodos e links associados aos números das amostras). Os dentes do lado direito foram invertidos para facilitar a comparação com os dentes do lado esquerdo. Barra de escala, 5 mm.
Dados estendidos Figura 7 Comparações detalhadas dos dentes inferiores do Panamacebus com os do Cebus .
a - i , vistas oclusais ( a ), linguais ( c ) e vestibulares ( e ) de P. transitus parcial esquerda I 1 (UF 280130: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8400 ), direita I 2 (UF 267048, espelhado: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8395 ), C 1 direito (UF 280131, espelhado: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8401 ), P 2 esquerdo (UF 280127: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8397 ) e P 4 esquerdo (UF 280129: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8399 ); oclusal ( b ), lingual (d ) e vistas vestibulares ( f ) de C. capucinus direito P 2 –P 4 (USNM 291128: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8629 ); e vistas oclusais ( g ), linguais ( h ) e vestibulares ( i ) do dentário esquerdo de C. capucinus com I 1 –M 3 (USNM 291236: http://dx.doi.org/10.17602/M2/M8622 ). Os dentes do lado direito foram espelhados para facilitar a comparação com os dentes do lado esquerdo. As imagens foram geradas a partir de dados de varredura microCT (consulte Métodos). Barras de escala, 5 mm.
Dados estendidos Figura 8 Reconstrução paleogeográfica detalhada da região da Bacia do Canal do Panamá durante o final do Oligoceno e início do Mioceno, mostrando a localização das principais formações geológicas, falhas e blocos tectônicos.
Ambientes sedimentares foram extrapolados de seções estratigráficas publicadas que foram colocadas sobre a reconstrução palinspástica nos seguintes locais: (1) seções do Pacífico que incluem conglomerados e estratos arenosos; (2) bacia superior do Magdalena; (3) Carvão da Formação Amaga e conglomerática arenosa; (4) Choco; (5) no extremo leste do Panamá; 96) oeste do Panamá; (7) Panamá; (8) Bacia do canal; (9) noroeste da Colômbia; (10) Sierra Nevada Santa Marta, estratos arenosos e conglomeráticos não nomeados; (11) Península de Guajira; (12) Falcão; (13) Falcon / Lara; (14) Bacia média do Magdalena; (15) Maciço da Floresta; (16) Cordillera Oriental axial; (17) contrafortes; (18) Bacia média sul do Magdalena. Consulte os Métodos Suplementares para referências e discussão detalhada.
Dados estendidos Figura 9 Árvore de credibilidade máxima do clado resumindo as árvores concatenadas da análise de datação por divergência usando o modelo de nascimento-morte mostrando o Platyrrhini.
Intervalos de densidade posterior noventa e cinco por cento mais altos são mostrados em nós chave e os ramos correspondentes são rotulados com valores de probabilidade posterior. Para maior clareza, apenas o Platyrrhini são mostrados aqui.
Dados estendidos Figura 10 Árvore de credibilidade máxima do clado resumindo as árvores concatenadas da divergência datando a análise usando o modelo Yule mostrando o Platyrrhini.
Intervalos de densidade posterior noventa e cinco por cento mais altos são mostrados em nós chave e os ramos correspondentes são rotulados com valores de probabilidade posterior. Para maior clareza, apenas o Platyrrhini são mostrados aqui.
Informação suplementar
Figuras Suplementares
Este arquivo contém as Figuras Suplementares 1-10 compreendendo: uma ilustração da nomenclatura de cúspide e crista (Figura 1), imagens de micro tomografias computadorizadas das dentições superior e inferior de Cebupitecia e Estirtonia do Mioceno médio da Colômbia (Figuras 2-3) e filogenética árvores resultantes de análises de máxima parcimônia do Panamacebus (Figuras 4-10). (PDF 1652 kb)
Métodos e resultados suplementares
Este arquivo contém métodos detalhados e comparações morfológicas adicionais de Panamacebus com outros primatas e métodos e resultados detalhados de análises estratigráficas, geocronológicas, filogenéticas e de divergência e reconstruções paleobotânicas. (PDF 1005 kb)
Tabelas Suplementares
Este arquivo compactado contém as Tabelas Suplementares 1-7 compreendendo: (1) idades U-Pb de zircões magmáticos individuais usados para estimar a data absoluta do horizonte fossilífero onde os fósseis do Panamacebus foram descobertos; (2) Lista das calibrações de nó anteriores usadas para a análise de datação de divergência no BEAST; (3) Dados de localização e riqueza de pólen usados na reconstrução paleobotânica; (4) Configurações de digitalização para as micro tomografias apresentadas neste documento; (5) Tabela de estatísticas resumidas das análises de datação de divergência no BEAST; (6) Lista de fauna de mamíferos do Lirio Norte LF (YPA024), Formação Las Cascadas, Panamá; (7) Afinidades biogeográficas e riqueza de formações portadoras de pólen do Oligoceno ao Mioceno médio na Flórida, Porto Rico, sul do México, Costa Rica e Panamá. (ZIP 285 kb)
Dados suplementares
Este arquivo compactado contém Dados Suplementares 1-4 compreendendo: (1) A matriz morfológica de caracteres-táxons (no formato Nexus) usada na análise de parcimônia contendo o novo táxon, Panamacebus, e listas de caracteres ordenados e caracteres ponderados; (2) A árvore de restrição molecular usada na segunda análise filogenética, apresentada no formato Nexus; (3) O alinhamento de sequência reduzido usado na análise de datação por divergência, apresentado no formato Phylip; (4) Lista de todos os táxons incluídos em cada clado calibrado com um anterior na análise de datação por divergência. (ZIP 1923 kb)
Direitos e permissões
Fonte:
