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Cranial and Brain Evolution in Late Pleistocene and Domesticated Artiodactyls


Balcarcel, Ana M. Cranial and Brain Evolution in Late Pleistocene and Domesticated Artiodactyls. 2022, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

This dissertation is a collection of studies on the evolution of the skull and brain systems under the evolutionary model of domestication. Comparative studies of extant versus fossil forms contribute to our understanding of how the brain evolved to the diverse states known today. Thus, one study is devoted to larger-scale patterns in mammalian brain evolution. Artiodactyls encompass the majority of taxa that have been domesticated. They are one of the most morphologically diverse clades within Mammalia, and possess some of the most complex brains after Primates. I apply several new methods three-dimensional shape comparison and brain and body size estimation on several pairs of wild and domestic artiodactyls. Skull shape changes are tested in South American camelids. Brain size changes are tested for camelids, goats, pigs, and cattle. Based on updated phylogenetic data, I critically review the primary literature on brain reduction under domestication for the following mammalian clades: Artiodactyla, Perissodactyla, Carnivora and Glires. Brain size change is explicitly tested among breeds of cattle undergoing differential selection for docility and aggression. Collectively, the studies find some concerted morphological changes correlated with domestication, while others are likely due to other evolutionary factors including phylogeny, development and metabolism.

Zusammenfassung
Diese Dissertation ist eine Sammlung von Studien zur Evolution des Schädel- und Gehirnsystems unter dem Evolutionsmodell der Domestizierung. Vergleichende Studien von existierenden und fossilen Formen tragen zu unserem Verständnis bei, wie sich das Gehirn zu den heute bekannten verschiedenen Zuständen entwickelt hat. Daher widmet sich eine Studie größeren Mustern in der Gehirnentwicklung von Säugetieren. Paarhufer umfassen die Mehrheit der domestizierten Taxa. Sie sind eine der morphologisch vielfältigsten Kladen innerhalb der Mammalia und besitzen nach Primaten einige der komplexesten Gehirne. Ich wende mehrere neue Methoden, dreidimensionalen Formvergleich und Schätzung der Gehirn- und Körpergröße, an mehreren Paaren wilder und domestizierter Paarhufer an. Veränderungen der Schädelform werden bei südamerikanischen Kameliden getestet. Veränderungen der Gehirngröße werden bei Kameliden, Ziegen, Schweinen und Rindern getestet. Basierend auf aktualisierten phylogenetischen Daten untersuche ich kritisch die Primärliteratur zur Gehirnreduktion unter Domestizierung für die folgenden Säugetiergruppen: Artiodactyla, Perissodactyla, Carnivora und Glires. Die Veränderung der Gehirngröße wird explizit bei Rinderrassen getestet, die einer differentiellen Selektion auf Fügsamkeit und Aggression unterzogen werden. Insgesamt stellen die Studien fest, dass einige konzertierte morphologische Veränderungen mit der Domestizierung korrelieren, während andere wahrscheinlich auf andere evolutionäre Faktoren zurückzuführen sind, darunter Phylogenie, Entwicklung und Stoffwechsel.

Abstract

This dissertation is a collection of studies on the evolution of the skull and brain systems under the evolutionary model of domestication. Comparative studies of extant versus fossil forms contribute to our understanding of how the brain evolved to the diverse states known today. Thus, one study is devoted to larger-scale patterns in mammalian brain evolution. Artiodactyls encompass the majority of taxa that have been domesticated. They are one of the most morphologically diverse clades within Mammalia, and possess some of the most complex brains after Primates. I apply several new methods three-dimensional shape comparison and brain and body size estimation on several pairs of wild and domestic artiodactyls. Skull shape changes are tested in South American camelids. Brain size changes are tested for camelids, goats, pigs, and cattle. Based on updated phylogenetic data, I critically review the primary literature on brain reduction under domestication for the following mammalian clades: Artiodactyla, Perissodactyla, Carnivora and Glires. Brain size change is explicitly tested among breeds of cattle undergoing differential selection for docility and aggression. Collectively, the studies find some concerted morphological changes correlated with domestication, while others are likely due to other evolutionary factors including phylogeny, development and metabolism.

Zusammenfassung
Diese Dissertation ist eine Sammlung von Studien zur Evolution des Schädel- und Gehirnsystems unter dem Evolutionsmodell der Domestizierung. Vergleichende Studien von existierenden und fossilen Formen tragen zu unserem Verständnis bei, wie sich das Gehirn zu den heute bekannten verschiedenen Zuständen entwickelt hat. Daher widmet sich eine Studie größeren Mustern in der Gehirnentwicklung von Säugetieren. Paarhufer umfassen die Mehrheit der domestizierten Taxa. Sie sind eine der morphologisch vielfältigsten Kladen innerhalb der Mammalia und besitzen nach Primaten einige der komplexesten Gehirne. Ich wende mehrere neue Methoden, dreidimensionalen Formvergleich und Schätzung der Gehirn- und Körpergröße, an mehreren Paaren wilder und domestizierter Paarhufer an. Veränderungen der Schädelform werden bei südamerikanischen Kameliden getestet. Veränderungen der Gehirngröße werden bei Kameliden, Ziegen, Schweinen und Rindern getestet. Basierend auf aktualisierten phylogenetischen Daten untersuche ich kritisch die Primärliteratur zur Gehirnreduktion unter Domestizierung für die folgenden Säugetiergruppen: Artiodactyla, Perissodactyla, Carnivora und Glires. Die Veränderung der Gehirngröße wird explizit bei Rinderrassen getestet, die einer differentiellen Selektion auf Fügsamkeit und Aggression unterzogen werden. Insgesamt stellen die Studien fest, dass einige konzertierte morphologische Veränderungen mit der Domestizierung korrelieren, während andere wahrscheinlich auf andere evolutionäre Faktoren zurückzuführen sind, darunter Phylogenie, Entwicklung und Stoffwechsel.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Sanchez-Villagra Marcelo R, Evin Allowen, Clauss Marcus
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Department of Paleontology
05 Vetsuisse Faculty > Veterinary Clinic > Department of Small Animals
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:560 Fossils & prehistoric life
Language:English
Date:2022
Deposited On:22 Mar 2023 14:36
Last Modified:23 Mar 2023 04:42
Additional Information:Dissertation zur Erlangung der naturwissenschaftlichen Doktorwürde (Dr. sc. nat.) vorgelegt der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Zürich von Ana M. Balcarcel aus den USA und Guatemala
OA Status:Closed