Fossil temporal dynamics of phenotypic selection & life history evolution

Fossiler er tidskapsler og inneholder viktig informasjon om hvordan livet på jorda artet seg før vår tid. Darwins teori om evolusjon via naturlig utvalg er en av hovedpilarene innen fagfeltet evolusjonsbiologi. Naturlig utvalg har formet det biologiske mangfoldet på jorda, både artene som lever nå, men også tidligere livsformer som nå ikke lenger eksisterer. Selv om fossiler er et tidsvindu bakover i tid er det mange evolusjonsprosesser som kun har blitt studert i nålevende populasjoner. Et eksempel er nettopp naturlig utvalg, og grunnen til dette er vanskeligheten med å estimere det som kalles fitness. Fitness betegner evnen til å overleve og produsere avkom; individer med egenskaper som gir dem høyere fitness enn andre individer innen samme populasjon favoriseres gjennom naturlige utvalg. Men hvilke trekk er avgjørende for å ha høy fitness? Og endres disse egenskapene når det biotiske eller abiotiske miljøet endrer seg? SELECT-prosjektet skal estimere naturlig utvalg i det fossile materialet med å analysere data fra et unikt og nytt modellsystem, nemlig en mosdyr-slekt innen ordenen Cheilostomatida. Mosdyrene som skal studeres er kolonidannende der ulike moduler i kolonien har ulike og spesifikke oppgaver, som for eksempel reproduksjon og matinntak. Dette gjør det mulig å estimere fekunditet hos ulike individer baser på hvor mange reproduksjonsmoduer en koloni har. Mosdyrene har også et svært rikt fossilt materiale, som gjør det mulig å estimere endringer i fekunditet over tid. Med hjelp av ny maskinlærings-metodikk vil jeg samle inn et stort datasett for å analysere seleksjon og evolusjonære endringer i mosdyrene. Hovedmålet med SELECT-prosjektet er å si noe nytt om effekten av seleksjon og evolusjonære beskrankninger på fenotypisk evolusjon over lange tidsrom.

Natural selection is one of the pillars of evolution. It has shaped the diversity of organismal forms we see both today, among living organisms, and in the fossil record. However, although the fossil record offers a direct window into selection in the deep past, many aspects of selection have only been studied in extant populations. The main barrier remains to obtain estimates of fitness components and selection gradients from fossil populations to directly link evolutionary parameters and selective forces on macroevolutionary time scales. Which combination of phenotypic traits will produce the most offspring? Can we infer these using populations, long dead? Using a novel approach based on abundant fossil populations of a unique model system, a species-rich genus of encrusting cheilostome bryozoans, I will overcome the barrier of studying selection in the deep past. Using the model bryozoan genus, I will robustly estimate fecundity (a fitness component) from fossilized morphological traits and investigate the past selection gradients and the potential driving forces of phenotypic selection on a high resolution time series that spans the last 2.5 million years. Addressing key questions such as —Are selection gradients for the same traits for different, closely allied species similar or different during the same time periods, in the same habitats? How different are the strengths and mode of selection and what do these patterns say about evolutionary constraints and historical contingency? Do ecological interactions affect the evolution of phenotypic traits such that there are long-term, macroevolutionary consequences? What are the relationships between speciation/extinction rates and rates of phenotypic evolution?— this project will open research avenues that are to date impenetrable.