Morfometría geométrica y sus nuevas aplicaciones en ecología y biología evolutiva: Parte 2 / Geometric morphometric and its new applications in ecology and evolutionary biology: Part 2

RESUMEN: La presente revisión entrega una visión actualizada del estudio de la morfometría geométrica y sus aplicaciones más actuales en ecología y biología evolutiva, metodología con una amplia variación en los últimos 5 años de su primera versión en International Journal of Morphology. La Morfometría geométrica es una herramienta que permite evaluar las variaciones morfológicas con factores subyacentes, siendo una herramienta más sensible que la morfometría tradicional, lo que permite detectar mínimos cambios de variación morfológica. Lo que la ha vuelto una herramienta notable para responder preguntas de biología comparada centradas en caracteres anatómicos. En sus comienzos fue una herramienta usada principalmente para responder preguntas taxonómicas, y para diferenciar a nivel de individuos, poblaciones o especies. No obstante, en los últimos años la cantidad de preguntas y problemáticas en las que se aplica, ha diversificado considerablemente, pasando a ser una herramienta muy precisa para responder preguntas de variación morfológica en contextos ecológicos y evolutivos. Ya ha pasado casi media década desde la última revisión del método, por lo que éste trabajo tiene como objetivo analizar los cambios metodológicos y los nuevos enfoques usados en Morfometría geométrica, y presentar una pequeña guía introductoria a éstos nuevos métodos, sus usos y aplicaciones.

SUMMARY: This study provides an updated vision of the study of Geometric Morphometrics and its most recent application in ecology and evolutionary biology, covering a wide variation in methodology occurring in the last 5 years since the first version published in the International Journal of Morphology. Geometric Morphometrics is a tool that allows evaluating morphological variations with underlying factors, with a higher sensitivity than traditional morphology, so that minimum changes of morphological variation can be detected. Therefore, it has turned into an outstanding tool to answer questions of comparative biology focused on anatomic characters. At the beginning, it was a tool mainly used to answer taxonomic questions and for differentiation at individual, population or species level. However, in the last years, the number of questions and problematic on which it is applied, has diversified considerably, turning it into a very accurate tool to answer questions of morphological variation in ecologic and evolutionary contexts. Almost half a decade has elapsed since the last revision of the method, so this work is intended to analyze the methodological changes and the new approaches used in Geometric Morphometrics, including a brief introductory guideline to these new methods, their uses and applications.

Morphometric analysis of 3D soft-tissue for sexual dimorphism in human face / Análisis morfométrico de tejidos blandos 3D de dimorfismo sexual en rostro humano

Sexual dimorphism in Homo-sapiens is a phenomenon of a direct product of evolution by natural selection where evolutionary forces acted separately on the sexes which brought about the differences in appearance between male and female such as in shape and size. Advances in morphometrics have skyrocketed the rate of research on sex differences in human and other species. However, the current challenges facing 3D in the acquisition of facial data such as lack of homology, insufficient landmarks to characterize the facial shape and complex computational process for facial point digitization require further study in the domain of sex dimorphism. This study investigates sexual dimorphism in the human face with the application of Automatic Homologous Multi-points Warping (AHMW) for 3D facial landmark by building a template mesh as a reference object which is thereby applied to each of the target mesh on Stirling/ESRC dataset containing 101 subjects (male = 47, female = 54). The semi-landmarks are subjected to sliding along tangents to the curves and surfaces until the bending energy between a template and a target form is minimal. Principal Component Analysis (PCA) is used for feature selection and the features are classified using Linear Discriminant Analysis (LDA) with an accuracy of 99.01 % which demonstrates that the method is robust.

El dimorfismo sexual en el Homo-sapiens es un fenómeno directo de la evolución por selección natural, donde las fuerzas evolutivas actuaron por separado en los sexos, lo que provocó las diferencias en la apariencia entre hombres y mujeres, tal como la forma y tamaño. Los avances en el área de la morfometría, han generado un aumento significativo de las investigaciones en las diferencias de sexo en humanos y otras especies. Sin embargo, los desafíos actuales que enfrenta el 3D en el análisis de datos faciales, como la falta de homología, puntos de referencia insuficientes para caracterizar la forma facial y la complejidad del proceso computacional para la digitalización de puntos faciales, requiere un estudio adicional en el área del dimorfismo sexual. Este estudio investiga el dimorfismo sexual en el rostro humano con la aplicación de la deformación automática de múltiples puntos homólogos para el hito facial 3D, mediante la elaboración de una malla de plantilla como objeto de referencia, y se aplica en cada una de las mallas objetivas en el conjunto de datos Stirling / ESRC que contiene 101 sujetos (hombre = 47, mujer = 54). Los semi-puntos de referencia se deslizan a lo largo de las tangentes a las curvas y superficies hasta que la energía de flexión entre una plantilla y una forma objetivo es mínima. El análisis de componentes principales (PCA) se utiliza para la selección de características y las características se clasifican mediante el análisis discriminante lineal (ADL) con una precisión del 99,01 %, lo que demuestra la validez del método.