Phylogenetische Untersuchungen an Schädeln der Neuweltaffen (Platyrrhini)
Phylogenetic investigations of skulls of the New World monkeys (Platyrrhini)
by Bernhard Wiesemüller
Date of Examination:2005-01-27
Date of issue:2005-10-14
Advisor:Prof. Dr. Hartmut Rothe
Referee:Prof. Dr. Hartmut Rothe
Referee:Prof. Dr. Rainer Willmann
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-223
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
In the present study, the statistical procedure of Q-factor analysis with a Varimax rotation (see e.g. BORTZ, 1993) was applied to detect complex characters from skull measurements of New World monkeys (Platyrrhini) and related taxa. The idea behind this approach was that similarities in complex characters are more unlikely to evolve independently multiple times. Therefore, they are more suitable for phylogenetic reconstructions on the basis of parsimony. Skull measurements were taken from 160 Platyrrhini, 54 Catarrhini, and ten Tarsius, predominantly at the Field Museum, Chicago. To solve the problem of missing data, the method of multiple imputation (SCHAFER, 1997) was utilized. Five different completed datasets were generated, separately analyzed, and the results combined. To scrutinize the suitability of this method for morphometric data, datasets with missing data were artificially generated from a complete set of measurements taken from ten Colobus. A comparison of the results from the complete and incomplete data showed that multiple imputation yields reliable results. For the Q-factors that divided the investigated individuals into separate clusters of taxonomic groups, an outgroup comparison was used to identify synapomorphies, which were then taken to detect monophyletic groups. Four substudies were performed using different ingroups, namely the clawed monkeys (Goeldi s monkey, tamarins, and marmosets), the Pitheciines, the prehensile-tailed monkeys, and the entire Simians. Results regarding the phylogeny of New World monkeys were a sister group relationship between Saguinus and Callithrix, between Callimico and all the remaining tamarins and marmosets, between Chiropotes and Cacajao, and between Lagothrix and Ateles. Furthermore, as an unusual result, there where indications that Alouatta and Brachyteles might be sister groups. Relationships on higher levels could not be revealed. This probably points out to the limits of phylogenetic analyses using morphometric data. The results of the present study are compatible with recent molecular findings. Although occasional difficulties with factor rotation and finding the number of factors to extract are to be discussed, Q-factor analysis was found to be a suitable tool to construct complex morphological characters which yield more reliable results than simple characters. Furthermore, factor analysis guarantees character independency, an important prerequisite for phylogenetic analyses.
Keywords: Systematics; Cladistics; Phylogeny; Morphology; Primates; New World Monkeys; Platyrrhini
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In der vorliegenden Studie wurde das statistische Verfahren der Q-Faktorenanalyse mit Varimax-Rotation (siehe z.B. BORTZ, 1993) angewandt, um komplexe Merkmale aus Schädelmaßen der Neuweltaffen (Platyrrhini) und verwandter Taxa zu ermitteln. Der Gedanke hinter diesem Ansatz war, dass Ähnlichkeiten in komplexen Merkmalen mit geringerer Wahrscheinlichkeit mehrmals unabhängig evolvieren. Deshalb eignen sie sich besser für Stammbaumrekonstruktionen auf der Basis von Parsimonie. Schädelmaße wurden erhoben an 160 Platyrrhini, 54 Catarrhini und zehn Vertretern von Tarsius, überwiegend im Field Museum, Chicago. Um das Problem fehlender Daten zu lösen, wurde die Methode der multiplen Imputation (SCHAFER, 1997) herangezogen. Fünf unterschiedliche vervollständigte Datensätze wurden generiert, separat analysiert und die Ergebnisse kombiniert. Um die Eignung dieser Methode für morphometrische Daten zu überprüfen, wurden Datensätze mit Datenlücken künstlich aus einem kompletten Satz von Maßen von zehn Colobus-Vertretern erzeugt. Ein Vergleich der Ergebnisse aus vollständigen und unvollständigen Daten zeigte, dass multiple Imputation zuverlässige Ergebnisse liefert. Für die Q-Faktoren, die die untersuchten Individuen in separate Cluster taxonomischer Gruppen aufteilten, wurde ein Außengruppenvergleich zur Identifikation von Synapomorphien verwendet, welche dann zur Ermittlung monophyletischer Gruppen herangezogen wurden. Fünf Unterstudien mit verschiedenen Innengruppen wurden durchgeführt, nämlich den Krallenaffen (Springtamarin, Tamarine und Marmosetten), den Pitheciinen, den Greifschwanzaffen und den gesamten Simiern. Ergebnisse hinsichtlich der Stammesgeschichte der Neuweltaffen waren ein Schwestergruppenverhältnis zwischen Saguinus und Callithrix, zwischen Callimico und allen übrigen Krallenaffen, zwischen Chiropotes und Cacajao sowie zwischen Lagothrix und Ateles. Ferner ergaben sich, als ungewöhnliches Ergebnis, Hinweise darauf, dass Alouatta und Brachyteles möglicherweise Schwestergruppen sind. Verwandtschaftsverhältnisse auf höheren Ebenen konnten nicht aufgedeckt werden. Dies zeigt wahrscheinlich die Grenzen phylogenetischer Analysen mit morphometrischen Daten auf. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie sind mit jüngsten molekularbiologischen Befunden vereinbar. Wenn auch gelegentliche Schwierigkeiten bei Faktorrotation und Findung der Anzahl zu extrahierender Faktoren zu diskutieren sind, wurde dennoch die Q-Faktorenanalyse als geeignetes Werkzeug befunden, um komplexe morphologische Merkmale zu konstruieren, welche zuverlässigere Ergebnisse liefern als einfache Merkmale. Des weiteren garantiert die Faktorenanalyse Merkmalsunabhängigkeit, eine wichtige Voraussetzung für phylogenetische Analysen.
Schlagwörter: Systematik; Kladistik; Phylogenese; Morphologie; Primaten; Neuweltaffen; Platyrrhini