ABSTRACT
The evolution of novel functional traits can contribute substantially to the diversification of lineages. Older functional traits might show greater variation than more recently evolved novelties, due to the accrual of evolutionary changes through time. However, functional complexity and many-to-one mapping of structure to function could complicate such expectations. In this context, we compared kinematics and performance across juveniles from multiple species for two styles of waterfall-climbing that are novel to gobiid fishes: ancestral "powerburst" climbing, and more recently evolved "inching", which has been confirmed only among species of a single genus that is nested within the clade of powerburst climbers. Similar net climbing speeds across inching species seem, at first, to indicate that this more recently evolved mode of climbing exhibits less functional diversity. However, these similar net speeds arise through different pathways: Sicyopterus stimpsoni from Hawai'i move more slowly than S. lagocephalus from La Réunion, but may also spend more time moving. The production of similar performance between multiple functional pathways reflects a situation that resembles the phenomenon of many-to-one mapping of structure to function. Such similarity has the potential to mask appropriate interpretations of relative functional diversity between lineages, unless the mechanisms underlying performance are explored. More specifically, similarity in net performance between "powerburst" and "inching" styles indicates that selection on climbing performance was likely a limited factor in promoting the evolution of inching as a new mode of climbing. In this context, other processes (e.g., exaptation) might be implicated in the origin of this functional novelty.
FRENCH: Diversité fonctionnelle des innovations évolutives: l'exemple de la cinématique et des performances de grimpe des chutes d'eau des juvéniles de gobies Résumé L'évolution de nouveaux traits fonctionnels peut contribuer significativement à la diversification des lignées. Les traits fonctionnels les plus anciens peuvent montrer plus de variabilité que les plus récents du fait de l'accumulation de changements évolutif au cours du temps. Cependant, ces prédictions peuvent être complexifiées par la diversité des fonctions et par l'implication de plusieurs structures dans une même fonction. Dans ce contexte, nous avons étudié la cinématique et les performances de grimpe des chutes d'eau de plusieurs espèces de gobies utilisant deux styles de grimpe originaux au sein de cette famille: le mode « powerburst ¼ plus ancestral et le mode « inching ¼ qui a évolué plus récemment. Le mode inching n'a été confirmé que pour deux espèces du même genre incluses au sein du clade des powerburst. Des vitesses de grimpe similaires entre les espèces utilisant le mode inching paraissent indiquer que ce mode de grimpe, qui a évolué plus récemment, présente une diversité fonctionnelle moins élevée. Toutefois, la similarité des vitesses de grimpe entre les deux espèces s'explique par des processus différents: le Sicyopterus stimpsoni d'Haiwaï se déplace plus lentement que le S. lagocephalus de La Réunion mais passe plus de temps en mouvement. La production de performances similaires, résultant de processus différents, reflète un phénomène semblable à celui de l'implication de plusieurs structures dans une même fonction. Si les mécanismes sous-jacents ne sont pas explorés, ces similarités peuvent perturber l'interprétation des différences relatives de diversité fonctionnelle entre les lignées. Par ailleurs, les performances de grimpe similaires entre certaines espèces utilisant le mode inching et d'autres le mode powerburst paraissent indiquer que la force de sélection sur les performances de grimpe est sans doute un facteur réduisant l'avantage évolutif du mode de grimpe inching. Dans ce contexte, d'autres mécanismes (e.g., exaptation) pourraient être à l'origine de cette innovation fonctionnelle. Translated to French by Raphael Lagarde (raph.lagarde@gmail.com).
PORTUGESE: Diversidade funcional de novidades evolucionárias: percepções da cinemática da escalada em cascatas e desempenho de peixes juvenis gobiídeos ResumoA evolução de novos traços funcionais pode contribuir substancialmente para a diversificação de linhagens. Os traços funcionais mais antigos podem mostrar maior variação do que as novidades desenvolvidas mais recentemente, devido ao acúmulo de mudanças evolutivas ao longo do tempo. No entanto, a complexidade funcional e os inúmeros mapeamentos de uma estrutura para uma única função podem complicar essas expectativas. Nesse contexto, comparamos a cinemática e a performance em juvenis de várias espécies para dois estilos de escalada em cascata que são novidades em peixes gobiídeos: a ancestral escalada por "explosão" e o evolutivamente mais recente chamado de "avançamento", que foi confirmado apenas entre espécies de um único gênero que dentro do clado de escaladores por explosão. Velocidades finais de escalada semelhantes entre espécies usando "avançamento" parecem, inicialmente, indicar que esse modo de escalada evolutivamente mais recente exibe menor diversidade funcional. No entanto, essas velocidades finais similares ocorrem por diferentes formas: Sicyopterus stimpsoni do Havaí se move mais devagar que S. lagocephalus das Ilhas Reunião, mas pode gastar mais tempo se movendo. Desempenhos semelhantes entre várias vias funcionais refletem uma situação que se assemelha ao fenômeno de mapeamento de uma estrutura para um única função. Essa semelhança tem o potencial de ocultar interpretações apropriadas sobre relativa diversidade funcional entre linhagens, a menos que os mecanismos que afetam o desempenho sejam explorados. Mais especificamente, a semelhança no desempenho final entre os estilos "explosão" e "avançamento"indica que a seleção na performance em escalada provavelmente foi um fator limitante na promoção da evolução por "avançamento" como um novo modo de escalada. Nesse contexto, outros processos (e.g., exaptação) podem estar relacionados com a origem dessa novidade funcional. Translated to Portuguese by Diego Vaz (dbistonvaz@vims.edu).
