Evolution of sexual dimorphism and female wing color polymorphism in the butterfly tribe Polyommatini
(2023) BION03 20221Degree Projects in Biology
- Abstract
- Sex-limited polymorphism is an interesting evolutionary phenomenon, which is widespread across organisms. Studying ultimate mechanisms that result in the evolution of sex-limited polymorphism can provide a window into how natural and/or sexual selection can result in the evolution of complex phenotypes. Here, I use butterflies from the tribe Polyommatini to study the evolutionary mode and tempo of sexual dimorphism and sex-limited polymorphism in a macroevolutionary framework. First, I reconstructed a phylogeny for 57 Polyommatini species and one outgroup species using already available sequences in public repositories. Next, I collected data on female and male dorsal wing coloration (blue or brown), geographic distribution and species... (More)
- Sex-limited polymorphism is an interesting evolutionary phenomenon, which is widespread across organisms. Studying ultimate mechanisms that result in the evolution of sex-limited polymorphism can provide a window into how natural and/or sexual selection can result in the evolution of complex phenotypes. Here, I use butterflies from the tribe Polyommatini to study the evolutionary mode and tempo of sexual dimorphism and sex-limited polymorphism in a macroevolutionary framework. First, I reconstructed a phylogeny for 57 Polyommatini species and one outgroup species using already available sequences in public repositories. Next, I collected data on female and male dorsal wing coloration (blue or brown), geographic distribution and species host plant use. In this tribe, males are monomorphic (either blue or brown), whereas some species show monomorphic blue or brown females and other species include females that could be either blue or brown. Ancestral state reconstructions suggested that ancestral species of Polyommatini were likely dimorphic and that monomorphism and female-limited polymorphism has evolved multiple times across the phylogeny. Transitions from monomorphism (i.e. blue males and females or brown males and females) to dimorphic blue males and brown females were highly unlikely. Polymorphic and monomorphic blue species were more commonly present in North America compared to Eurasia, which, in turn, was inhabited by more monomorphic brown species than North America. Overall, there was a positive correlation between average distribution range and host plant breadth but no significant difference in average host plant use and geographic range across the color groups. Thus, the presence of female-limited polymorphism could not be explained simply by polymorphic species being particularly common or wide-spread. In the future, a larger taxon sampling coupled to an ecological niche modeling approach that attempt to identify, for example, bioclimatic variables that covary with male and female wing coloration could help us to identify testable hypotheses for the evolutionary drivers of sexual dimorphism and female limited polymorphism in Polyommatini butterflies. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Den som tittar noggrant upptäcker ofta hur samma djur- eller växtart kan ha varierande former, till exempel utseenden och färger. Bland det vanligaste fenomenet är tydliga könsskillnader mellan hane och hona, eller sexuell dimorfism där hanen vanligtvis är större, har ornament eller är mer färgglad jämfört med honor. Detta går även att observera bland insekter där honor och hanar varierar i färg och kroppsstorlek, bland annat hos fjärilar. Fjärilar är en stor insektsordning med hög mångfald. Hos vissa arter har honorna och hanarna samma färgteckning, medan könen har helt olika färg hos andra arter. I vissa fall, som puktörneblåvingen (Polyommatus icarus), har vissa honor en färg som skiljer sig från hanens, medan andra har samma färg som... (More)
- Den som tittar noggrant upptäcker ofta hur samma djur- eller växtart kan ha varierande former, till exempel utseenden och färger. Bland det vanligaste fenomenet är tydliga könsskillnader mellan hane och hona, eller sexuell dimorfism där hanen vanligtvis är större, har ornament eller är mer färgglad jämfört med honor. Detta går även att observera bland insekter där honor och hanar varierar i färg och kroppsstorlek, bland annat hos fjärilar. Fjärilar är en stor insektsordning med hög mångfald. Hos vissa arter har honorna och hanarna samma färgteckning, medan könen har helt olika färg hos andra arter. I vissa fall, som puktörneblåvingen (Polyommatus icarus), har vissa honor en färg som skiljer sig från hanens, medan andra har samma färg som hanen. Sådan polymorfism, när individer i en population uppvisar olika utseenden, är ett intressant evolutionärt fenomen. Det möjliggör studier av de mekanismer som genererar och upprätthåller variation i naturen. I mitt examensarbete har jag undersökt den evolutionära bakgrunden av sexuell dimorfism och polymorfism hos fjärilar från underfamiljen Polyommatini. Jag har studerat färgteckningen hos 57 olika arter och en utgrupp och inkluderat genetisk data från offentliga databaser. Hos dessa arter kan hanarna antingen vara blå eller bruna, medan honorna kan vara bruna, blå eller, som hos puktörneblåvingen, antingen eller. Genom att studera fjärilarnas släktträd med så kallad fylogenetisk analys upptäckte jag att den ursprungliga Polyommatini-fjärilen antagligen var dimorf, med blå hanar och bruna honor. Under evolutionen, alltsom fjärilarna diversifierade, utvecklades monomorfism (båda könen har samma vingfärg) eller polymorfism i det evolutionära trädet. Dock verkar det ovanligt för fjärilarna att övergå från monomorfism till dimorfism eller från monomorfism till polymorfism. Geografiskt finns det ett större antal polymorfa och blåa monomorfa fjärilsarter i Nordamerika jämfört med Eurasien men fler antal bruna monomorfa fjärilsarter i Eurasien än Nordamerika. Dessutom finns det en positiv korrelation mellan det genomsnittliga utbredningsområdet och nischbredd bland värdväxter för varje art men ingen skillnad på dessa parametrar bland de olika färggrupperna. Det betyder att polymorfa arters utbredning och ekologiska nischbredd inte erjuder någon tydlig förklaring till den honliga polymorfismen bland Polyommatini-fjärilarna. För att förklara hur polymorfismen har uppkommit behövs det fler studier som analyserar ett större antal blåvingearter, ihop med nischmodellering som identifierar bioklimatiska faktorer som samkorrelerar med fjärilarnas vingteckning. Sådana studier kan hjälpa oss förstå hur färger på vingarna hos hanar och honor påverkas av klimat och temperatur, samt vilka evolutionära faktorer som driver sexuell dimorfism och polymorfism hos Polyommatini-fjärilar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9145315
- author
- Aliwi, Zainab Awad
- supervisor
-
- Magne Friberg LU
- Niklas Wahlberg LU
- organization
- course
- BION03 20221
- year
- 2023
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9145315
- date added to LUP
- 2024-01-17 08:17:39
- date last changed
- 2024-01-17 08:17:39
@misc{9145315,
abstract = {{Sex-limited polymorphism is an interesting evolutionary phenomenon, which is widespread across organisms. Studying ultimate mechanisms that result in the evolution of sex-limited polymorphism can provide a window into how natural and/or sexual selection can result in the evolution of complex phenotypes. Here, I use butterflies from the tribe Polyommatini to study the evolutionary mode and tempo of sexual dimorphism and sex-limited polymorphism in a macroevolutionary framework. First, I reconstructed a phylogeny for 57 Polyommatini species and one outgroup species using already available sequences in public repositories. Next, I collected data on female and male dorsal wing coloration (blue or brown), geographic distribution and species host plant use. In this tribe, males are monomorphic (either blue or brown), whereas some species show monomorphic blue or brown females and other species include females that could be either blue or brown. Ancestral state reconstructions suggested that ancestral species of Polyommatini were likely dimorphic and that monomorphism and female-limited polymorphism has evolved multiple times across the phylogeny. Transitions from monomorphism (i.e. blue males and females or brown males and females) to dimorphic blue males and brown females were highly unlikely. Polymorphic and monomorphic blue species were more commonly present in North America compared to Eurasia, which, in turn, was inhabited by more monomorphic brown species than North America. Overall, there was a positive correlation between average distribution range and host plant breadth but no significant difference in average host plant use and geographic range across the color groups. Thus, the presence of female-limited polymorphism could not be explained simply by polymorphic species being particularly common or wide-spread. In the future, a larger taxon sampling coupled to an ecological niche modeling approach that attempt to identify, for example, bioclimatic variables that covary with male and female wing coloration could help us to identify testable hypotheses for the evolutionary drivers of sexual dimorphism and female limited polymorphism in Polyommatini butterflies.}},
author = {{Aliwi, Zainab Awad}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Evolution of sexual dimorphism and female wing color polymorphism in the butterfly tribe Polyommatini}},
year = {{2023}},
}