Echoes from the past: New insights into the early hominin cochlea from a phylo-morphometric approach

Échos du passé : éclairages nouveaux sur la cochlée des premiers homininés par une approche phylo-morphométrique

José Braga (1, 2) , Priscille Bouvier (3, 2) , Jordan Romeyer Dherbey (2) , Patricia Balaresque (2) , Laurent Risser (4) , Jean-Michel Loubes (4) , Jean Dumoncel (2) , Benjamin Duployer (5) , Christophe Tenailleau (5)

1 WITS - University of the Witwatersrand [Johannesburg]
2 AMIS - Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse
3 INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse
4 IMT - Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219
5 CIRIMAT - Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux

We investigate cochlear variation, an indirect evidence of auditory capacities among earlyhominins and extant catarrhine species, in order to assess (i) the phylogenetic signal ofrelative external cochlear length (RECL) and oval window area (OWA), (ii) the evolution-ary model with the highest probability of explaining our observed data, (iii) some homininancestral nodes for RECL and OWA. RECL has a high phylogenetic signal under a Brown-ian motion model, and is closely correlated with body mass. Our model-based methodhas the advantage over parsimony-based methods of incorporating branch lengths in aphylo-morphospace, and this shows RECL shifted towards significantly higher values atthe Homo erectus-Homo sapiens node. We also observe that the StW 53 and KB 6067 fossilspecimens from Sterkfontein and Kromdraai likely represent one or two distinct, smaller-bodied and less derived hominin form(s) compared to Paranthropus specimens representedat Swartkrans.

Nous examinons la variation cochléaire, témoin indirect des capacités auditives des premiers homininés ainsi que d’espèces actuelles de catarrhiniens, afin d’évaluer (i) le signal phylogénétique de la longueur externe relative de la cochlée (RECL) et de la surface de la fenêtre ovale (OWA), (ii) le modèle évolutif montrant la plus forte probabilité d’expliquer nos observations, (iii) certaines valeurs ancestrales d’homininés pour RECL et OWA. RECL montre un signal phylogénétique élevé sous un modèle brownien, mais aussi une corrélation étroite avec la masse corporelle. Notre méthode, basée sur un modèle évolutif, présente l’avantage de tenir compte des longueurs de branches (contrairement aux méthodes cladistiques, basées sur la parcimonie) dans un espace phylo-morphologique soulignant une évolution de RECL vers des valeurs significativement plus élevées uniquement au nœud (Homo erectus, Homo sapiens). Nous observons également que les fossiles StW 53 et KB 6067 (provenant respectivement de Sterkfontein et de Kromdraai) représentent probablement une ou deux forme(s) d’homininé(s) de plus petite taille corporelle et moins dérivée(s), par rapport à Paranthropus représenté à Swartkrans

Mots clés: Cochlea; Hominins; Phylogram; Brownian evolution

Mots clés: Homo; Cochlée; Homininés; Phylogramme; Évolution brownienne; Australopithecus africanus; Paranthropus robustus

Domaines: Anthropologie biologique; Matériaux; Statistiques [math.ST]; Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

José Braga, Priscille Bouvier, Jordan Romeyer Dherbey, Patricia Balaresque, Laurent Risser, et al.. Echoes from the past: New insights into the early hominin cochlea from a phylo-morphometric approach. Comptes Rendus. Palevol, 2017, 16 (5-6), pp.508-520. ⟨10.1016/j.crpv.2017.02.003⟩. ⟨hal-01754860⟩