Mechanisms shaping the acoustic structure of the song during cultural evolution in the Long-billed Hermit hummingbird (Phaethornis longirostris)

Abstract

Comprender los mecanismos que moldean la evolución de la diversidad de los sistemas biológicos es un tema central en las ciencias naturales. Dentro de esta diversidad están los comportamientos aprendidos, los cuales, aunque comparten principios con la evolución genética, siguen dinámicas más flexibles. Estas variantes son denominadas cultura y representan la diversidad de los rasgos aprendidos y en especial en la comunicación animal. El estudio de acervos longitudinales de estos rasgos permite analizar su evolución con mayor detalle. Por ello en esta investigación, utilizamos un conjunto de datos único de cinco décadas de cantos del ermitaño Piquilargo (Phaethornis longirostris) para examinar dos mecanismos clave:1) si la prevalencia de estos rasgos en las poblaciones está determinada por su eficacia en la propagación dentro del ambiente, y 2) si las características del canto que tienen mayor labilidad evolutiva son aquellas menos restringidas por características físicas del sistema de emisión. Para probar estos mecanismos, realizamos experimentos de propagación con tipos de cantos de baja prevalencia (≤2 años en la población) y alta prevalencia (≥5 años en la población). Posteriormente, codificamos los tipos de cantos para llevar a cabo reconstrucciones filogenéticas y análisis macroevolutivos, incluyendo la evaluación de señal filogenética y tasa evolutiva. Nuestros resultados indican que, si bien la evolución cultural está vinculada a la variabilidad en las habilidades de propagación de los tipos de canto, la degradación de estos no se asocia directamente con su prevalencia. Esto sugiere que las principales presiones selectivas que determinan la prevalencia de los cantos no son de origen ecológico. Los análisis filogenéticos revelaron una fuerte señal filogenética, indicando una relación estrecha entre la estructura del tipo de canto y las características del canto. Aunado a esto, encontramos que la diferencia en la tasa evolutiva fue significativa entre características no tan restringidas y restringidas. Este estudio por primera vez prueba experimentalmente el efecto de dos mecanismos que restringen la evolución cultural y su patrón de cambio.