Модульность пальцев как источник морфологических вариаций формы кисти человека в зависимости от пола

Автор: Ермоленко А.С.

Журнал: Морфологические ведомости @morpholetter

Рубрика: Оригинальные исследования

Статья в выпуске: 2 т.31, 2023 года.

Бесплатный доступ

Согласно последним достижениям морфологии животных и палеоморфологии явления модульности и интеграции являются достаточно тесно взаимосвязанными, при этом морфологическая интеграция описывает в какой степени различные структурные признаки связаны друг с другом в процессе морфогенеза, модульность же отражает темпы эволюционной трансформации, обуславливающую степень этой сопряженности. Одним из классических объектов изучения модульности и интеграции в морфологии стали регулярно сегментированные структуры скелета, в частности кисти. У человека кисть характеризуется главным образом соотношением длин указательного и безымянного пальцев, в то время как их положение и определяющее структуру кисти в целом значение в пространстве ее формы в настоящее время не изучено. В данной работе определено влияние модулей пальцев на форму кисти в рамках их морфологической интеграции, что стало основной целью исследования. Использован метод геометрической морфометрии цифровых изображений рентгенограмм правых кистей 100 человек, на которых определены координаты 16 ориентиров фаланг II-V пальцев с последующим исследованием формы, ковариации и модульности. Результаты показали, что изменения формы кисти обусловлены положением II-V пальцев в пространстве, при ульнарном типе кисти (2d4d) наблюдаются обратные трансформации в пространстве. Положение II пальца в пространстве в большей степени влияет на форму кисти в целом. Анализ модульности пальцев указывает на значительную их интеграцию между собой, по сравнению с интеграцией других модулей кисти. Выявленные в результате исследования высокие значения ковариаций при попарном сравнении модулей пальцев и более низкие значения ковариаций при множественном сравнении между модулями кисти свидетельствуют о различной степени локального влияния морфогенетических факторов на структурные признаки и форму кисти у лиц разного пола.

Еще

Пальцы кисти, форма кисти, геометрическая морфометрия, морфологическая интеграция, модульность

Короткий адрес: https://sciup.org/143180793

IDR: 143180793   |   DOI: 10.20340/mv-mn.2023.31(2).788

Список литературы Модульность пальцев как источник морфологических вариаций формы кисти человека в зависимости от пола

  • Klingenberg CP, Marugán-Lobón J. Evolutionary covariation in geometric morphometric data: analyzing integration, modularity, and allometry in a phylogenetic context. Syst Biol. 2013;62(4):591-610. DOI: 10.1093/sysbio/syt025
  • Olson EC, Miller RL. Morphological integration. Chicago: University of Chicago Press, 1958.- 376 pp
  • Adams DC, Felice RN. Assessing trait covariation and morphological integration on phylogenies using evolutionary covariance matrices. PLoS One. 2014;9(4):e94335. DOI: 10.1371/journal.pone.0094335
  • Esteve-Altava B. Challenges in identifying and interpreting organizational modules in morphology. J Morphol. 2017;278(7):960-974. DOI: 10.1002/jmor.20690
  • Zelditch ML, Goswami A. What does modularity mean? Evol Dev. 2021;23(5):377-403. DOI: 10.1111/ede.12390
  • Claverie T, Patek SN. Modularity and rates of evolutionary change in a power-amplified prey capture system. Evolution. 2013;67(11):3191-207. DOI: 10.1111/evo.12185
  • Klingenberg CP. Studying morphological integration and modularity at multiple levels: concepts and analysis. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014;369(1649):20130249. DOI: 10.1098/rstb.2013.0249
  • Glimm T, Bhat R, Newman SA. Multiscale modeling of vertebrate limb development. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2020;12(4):e1485. DOI: 10.1002/wsbm.1485
  • Woltering JM, Meyer A. The phantoms of a high-seven - or - why do our thumbs stick out? Front Zool. 2015;12:23. DOI: 10.1186/s12983-015-0117-x
  • Chavez TJ, Morrell NT. The Evolution of the Human Hand From an Anthropologic Perspective. J Hand Surg Am. 2022;47(2):181-185. DOI: 10.1016/j.jhsa.2021.07.006
  • Molnar J, Esteve-Altava B, Rolian C, Diogo R. Comparison of musculoskeletal networks of the primate forelimb. Sci Rep. 2017;7(1):10520. DOI: 10.1038/s41598-017-09566-7
  • Rothier PS, Simon MN, Marroig G et al. Development and function explain the modular evolution of phalanges in gecko lizards. Proc Biol Sci. 2022;289(1966):20212300. DOI: 10.1098/rspb.2021.2300
  • Khayrullin RM. Effektivnost' indeksov fluktuiruyushchey asimmetrii dlya otsenki morfologicheskikh priznakov cheloveka. Morfologicheskie vedomosti. 2002;1-2:52-54 In Russain
  • McGrew WC, Schiefenhövel W, Marchant LF. Introduction to the evolution of human handedness. Ann N Y Acad Sci. 2013;1288:252. DOI: 10.1111/nyas.12111
  • Putz RV, Tuppek A. Evolution der Hand [Evolution of the hand]. Handchir Mikrochir Plast Chir. 1999;31(6):357-361. DOI: 10.1055/s-1999-13552
  • Patel BA, Maiolino SA. Morphological Diversity in the Digital Rays of Primate Hands. In book: The Evolution of the Primate Hand. Anatomi-cal, Developmental, Functional, and Paleontological Evidence. Ed. by T. Kivell, P. Lemelin, B. Richmond, D. Schmitt. New York: Springer, 2016.- P. 55-100. DOI: 10.1007/978-1-4939-3646-5_4
  • Preuschoft H, Chivers DJ. Hands of Primates. Vienna: Springer-Verlag, 1993.- 430 pp
  • Panchal-Kildare S, Malone K. Skeletal anatomy of the hand. Hand Clin. 2013;29(4):459-471. DOI: 10.1016/j.hcl.2013.08.001
  • Napier JR, Napier PH. A handbook of living primates. London: Academic Press, 1967.- 456 pp
  • Manning JT, Fink B. Digit Ratio. In book: Encyclopedia of Evolutionary Psychological Science. Ed. by T.K. Shackelford, V.A. Weekes-Shackelford. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2021.- P. 4300-4302. DOI: 10.1007/978-3-319-19650-3_3829
  • Khaĭrullin R. Segmental 2:4 digit ratio. Unilateral, bilateral and hand-type differences in men. Homo. 2011;62(6):478-486. DOI: 10.1016/j.jchb.2011.09.001
  • Khayrullin RM, Fomina AV, Aynullova NK. Variabel'nost' znacheniy 2d:4d pal'tsevogo indeksa u dikikh i laboratornykh zhivotnykh. Funda-mental'nye issledovaniya. 2013;6-3:611-618. In Russian
  • Khayrullin RM, Filippova EN, Butov AA. i dr. Lineynye zavisimosti znacheniy pal'tsevogo (2d:4d) indeksa u lits muzhskogo pola. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 23: Antropologiya. 2011;2:16-24. In Russian
  • Khayrullin RM. Morfologicheskie tipy kisti v yunosheskom periode individual'nogo razvitiya. Morfologicheskie vedomosti. 200 1;1-2:103-105. In Russian
  • Robertson J, Zhang W, Liu JJ, Muir KR, Maciewicz RA, Doherty M. Radiographic assessment of the index to ring finger ratio (2D:4D) in adults. J Anat. 2008;212(1):42-48. DOI: 10.1111/j.1469-7580.2007.00830.x
  • Sineva IM, Baholdina VYu. Osteologicheskie dannye k probleme antropologicheskogo izucheniya kisti cheloveka. Vestnik Moskovskogo Univer-siteta. Seria 23. Antropologia. 2012(2):4-16. URL: http://bulletin.antropos.msu.ru/files/ver%202012%2002%20page%20%20004_016.pdf In Russian
  • Filippova EN, Khayrullin RM. Individual'naya izmenchivost' morfometricheskikh parametrov pal'tsevykh dermatoglifov kisti. Morfologiya. 2001;120(4):87-88. In Russian
  • Rohlf FJ. The tps series of software. Hystrix, It J Mamm. 2015;26:9-12. DOI: 10.4404/hystrix-26.1-11264
  • Klingenberg CP. MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Mol Ecol Resour. 2011;11(2):353-357. DOI: 10.1111/j.1755-0998.2010.02924.x
  • Adams DC, Rohlf FJ, Slice DE. A field comes of age: geometric morphometrics in the 21st century. Hystrix, It J Mamm. 2013;24(1):7-14. DOI: 10.4404/hystrix-24.1-6283
  • Mitteroecker P, Gunz P. Advances in Geometric Morphometrics. Evol Biol. 2009;36:235-247. DOI: 10.1007/s11692-009-9055-x
  • Cooke SB, Terhune CE. Form, function, and geometric morphometrics. Anat Rec (Hoboken). 2015;298(1):5-28. DOI: 10.1002/ar.23065
  • Bookstein FL. Combining the Tools of Geometric Morphometrics. In book: Advances in Morphometrics (NATO ASI Series, Series A: Life Sci-ences). Ed. by L.F Marcus, M. Corti, A. Loy, G.J.P. Naylor, D.E. Vol. 284.- Boston: Springer, 1996.- P. 131-135. DOI: 10.1007/978-1-4757-9083-2_12
  • Pavlinov IJa, Mikeshina NG. Principy i metody geometricheskoj morfometrii. Zh Obshch Biol. 2002;63(6):473-493. In Russian
  • Klingenberg CP. Size, shape, and form: concepts of allometry in geometric morphometrics. Dev Genes Evol. 2016;226(3):113-137. DOI: 10.1007/s00427-016-0539-2
  • Zelditch ML, Swiderski DL, Sheets HD. Geometric morphometrics for biologists: A primer. San Diego: Elsevier Academic Press, 2012.- 488 pp
  • Abdi H, Williams LJ. Partial least squares methods: partial least squares correlation and partial least square regression. Methods Mol Biol. 2013;930:549-579. DOI: 10.1007/978-1-62703-059-5_23
  • von Cramon-Taubadel N. Patterns of integration and modularity in the primate skeleton: a review. J Anthropol Sci. 2022;100. DOI: 10.4436/JASS.10012
  • Klingenberg CP. Morphometric integration and modularity in configurations of landmarks: tools for evaluating a priori hypotheses. Evol Dev. 2009;11(4):405-421. DOI: 10.1111/j.1525-142X.2009.00347.x
  • Mitteroecker P, Bookstein F. The conceptual and statistical relationship between modularity and morphological integration. Syst Biol. 2007;56(5):818-836. DOI: 10.1080/10635150701648029
Еще
Статья научная