Statistical analysis of shape through triangulation of landmarks: A study of sexual dimorphism in hominids

Two objects with homologous landmarks are said to be of the same shape if the configuration of landmarks of one object can be exactly matched with that of the other by translation, rotation/reflection, and scaling. In an earlier paper, the authors proposed statistical analysis of shape by considering logarithmic differences of all possible Euclidean distances between landmarks. Tests of significance for differences in the shape of objects and methods of discrimination between populations were developed with such data. In the present paper, the corresponding statistical methodology is developed by triangulation of the landmarks and by considering the angles as natural measurements of shape. This method is applied to the study of sexual dimorphism in hominids.

Requirement of STAT5b for sexual dimorphism of body growth rates and liver gene expression

The signal transducer and activator of transcription, STAT5b, has been implicated in signal transduction pathways for a number of cytokines and growth factors, including growth hormone (GH). Pulsatile but not continuous GH exposure activates liver STAT5b by tyrosine phosphorylation, leading to dimerization, nuclear translocation, and transcriptional activation of the STAT, which is proposed to play a key role in regulating the sexual dimorphism of liver gene expression induced by pulsatile plasma GH. We have evaluated the importance of STAT5b for the physiological effects of GH pulses using a mouse gene knockout model. STAT5b gene disruption led to a major loss of multiple, sexually differentiated responses associated with the sexually dimorphic pattern of pituitary GH secretion. Male-characteristic body growth rates and male-specific liver gene expression were decreased to wild-type female levels in STAT5b−/− males, while female-predominant liver gene products were increased to a level intermediate between wild-type male and female levels. Although these responses are similar to those observed in GH-deficient Little mice, STAT5b−/− mice are not GH-deficient, suggesting that they may be GH pulse-resistant. Indeed, the dwarfism, elevated plasma GH, low plasma insulin-like growth factor I, and development of obesity seen in STAT5b−/− mice are all characteristics of Laron-type dwarfism, a human GH-resistance disease generally associated with a defective GH receptor. The requirement of STAT5b to maintain sexual dimorphism of body growth rates and liver gene expression suggests that STAT5b may be the major, if not the sole, STAT protein that mediates the sexually dimorphic effects of GH pulses in liver and perhaps other target tissues. STAT5b thus has unique physiological functions for which, surprisingly, the highly homologous STAT5a is unable to substitute.

Canine sexual dimorphism in Egyptian Eocene anthropoid primates: Catopithecus and Proteopithecus

Two very small late Eocene anthropoid primates, Catopithecus browni and Proteopithecus sylviae, from Fayum, Egypt show evidence of substantial sexual dimorphism in canine teeth. The degree of dimorphism suggests that these early anthropoids lived in social groups with a polygynous mating system and intense male–male competition. Catopithecus and Proteopithecus are smaller in estimated body size than any living primates showing canine dimorphism. The origin of canine dimorphism and polygyny in anthropoids was not associated with the evolution of large body size.

Localization of pheromonal sexual dimorphism in Drosophila melanogaster and its effect on sexual isolation.

Drosophila melanogaster is sexually dimorphic for cuticular hydrocarbons, with males and females having strikingly different profiles of the long-chain compounds that act as contact pheromones. Gas-chromatographic analysis of sexual mosaics reveals that the sex specificity of hydrocarbons is located in the abdomen. This explains previous observations that D. melanogaster males display the strongest courtship toward mosaics with female abdomens. We also show that males of the sibling species Drosophila simulans preferentially court D. melanogaster mosaics with male abdomens. Because the primary male hydrocarbon in D. melanogaster is also the primary female hydrocarbon in D. simulans, this supports the idea that interspecific differences in cuticular hydrocarbons contribute to sexual isolation.

A comprehensive analysis of sexual dimorphism in the midbrain dopamine system

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Sexual dimorphism of the femoral neck during the adolescent growth spurt: a structural analysis

Before puberty, there are only small sex differences in body shape and composition. During adolescence, sexual dimorphism in bone, lean, and fat mass increases, giving rise to the greater size and strength of the male skeleton. The question remains as to whether there are sex differences in bone strength or simply differences in anthropometric dimensions. To test this, we applied hip structural analysis (HSA) to derive strength and geometric indices of the femoral neck using bone densitometry scans (DXA) from a 6-year longitudinal study in Canadian children. Seventy boys and sixty-eight girls were assessed annually for 6 consecutive years. At the femoral neck, cross-sectional area (CSA, an index of axial strength), subperiosteal width (SPW), and section modulus (Z, an index of bending strength) were determined, and data were analyzed using a hierarchical (random effects) modeling approach. Biological age (BA) was defined as years from age at peak height velocity (PHV). When BA, stature, and total-body lean mass (TB lean) were controlled, boys had significantly higher Z than girls at all maturity levels (P < 0.05). Controlling height and TB lean for CSA demonstrated a significant independent sex by BA interaction effect (P < 0.05). That is, CSA was greater in boys before PHV but higher in girls after PHV The coefficients contributing the greatest proportion to the prediction of CSA, SPW, and Z were height and lean mass. Because the significant sex difference in Z was relatively small and close to the error of measurement, we questioned its biological significance. The sex difference in bending strength was therefore explained by anthropometric differences. In contrast to recent hypotheses, we conclude that the CSA-lean ratio does not imply altered mechanosensitivity in girls because bending dominates loading at the neck, and the Z-lean ratio remained similar between the sexes throughout adolescence. That is, despite the greater CSA in girls, the bone is strategically placed to resist bending; hence, the bones of girls and boys adapt to mechanical challenges in a similar way. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Placental contribution to the origins of sexual dimorphism in health and diseases: sex chromosomes and epigenetics

Sex differences occur in most non-communicable diseases, including metabolic diseases, hypertension, cardiovascular disease, psychiatric and neurological disorders and cancer. In many cases, the susceptibility to these diseases begins early in development. The observed differences between the sexes may result from genetic and hormonal differences and from differences in responses to and interactions with environmental factors, including infection, diet, drugs and stress. The placenta plays a key role in fetal growth and development and, as such, affects the fetal programming underlying subsequent adult health and accounts, in part for the developmental origin of health and disease (DOHaD). There is accumulating evidence to demonstrate the sex-specific relationships between diverse environmental influences on placental functions and the risk of disease later in life. As one of the few tissues easily collectable in humans, this organ may therefore be seen as an ideal system for studying how male and female placenta sense nutritional and other stresses, such as endocrine disruptors. Sex-specific regulatory pathways controlling sexually dimorphic characteristics in the various organs and the consequences of lifelong differences in sex hormone expression largely account for such responses. However, sex-specific changes in epigenetic marks are generated early after fertilization, thus before adrenal and gonad differentiation in the absence of sex hormones and in response to environmental conditions. Given the abundance of X-linked genes involved in placentogenesis, and the early unequal gene expression by the sex chromosomes between males and females, the role of X- and Y-chromosome-linked genes, and especially those involved in the peculiar placenta-specific epigenetics processes, giving rise to the unusual placenta epigenetic landscapes deserve particular attention. However, even with recent developments in this field, we still know little about the mechanisms underlying the early sex-specific epigenetic marks resulting in sex-biased gene expression of pathways and networks. As a critical messenger between the maternal environment and the fetus, the placenta may play a key role not only in buffering environmental effects transmitted by the mother but also in expressing and modulating effects due to preconceptional exposure of both the mother and the father to stressful conditions.

Massa corporal e morfometria de Conopophaga melanops (Aves: Conopophagidae): uma comparação intrasexual e entre áreas continental e insular de Mata Atlântica, na região da Baía da Ilha Grande, RJ

A forma e o tamanho de um determinado organismo devem caracterizar aspectos ecológicos, uma vez que a morfometria é resultado da evolução. Diferenças nos caracteres morfológicos podem ter sido causadas por isolamento geográfico, mesmo em períodos de tempo relativamente curtos. O estudo da morfologia ecológica é uma tentativa de compreender a relação funcional entre variação morfológica e a ecologia dos animais. A variação nos atributos morfométricos de tamanho corpóreo entre os sexos pode ser um resultado da ação da seleção sexual. O presente estudo aborda uma comparação intrasexual e entre área continental e insular da morfologia de Conopophaga melanops (Vieillot, 1818), tendo sido realizado em uma área na Ilha Grande e em outra área na Reserva Ecológica Rio das Pedras (ReRP), RJ. A espécie, endêmica de Mata Atlântica e estritamente florestal, apresenta dimorfismo sexual, contudo indivíduos jovens possuem plumagem similar a de fêmeas. As aves foram capturadas com redes neblina, e doze medidas morfométricas foram obtidas de 51 indivíduos. A confirmação do sexo foi realizada por métodos moleculares baseados no DNA em 69 amostras. O percentual de erro na identificação do sexo em campo, pela plumagem, foi de 9,7%. A confirmação molecular do sexo é uma importante ferramenta que têm potencial de revelar padrões demográficos em estudos comportamentais e reprodutivos desta espécie. Na ReRP o comprimento da asa e a variável distância da cabeça até a ponta do bico apresentaram uma diferença significativa, sendo maior para machos do que para fêmeas. Já na Ilha Grande, as únicas variáveis que apresentaram diferença significativa foram comprimento da cauda (maior em machos) e altura do bico na base (maior em fêmeas). As diferenças de tamanho da asa entre os sexos corroboram com padrões de diversas outras espécies Neotropicais. A diferença morfométrica do bico pode estar associada à ecologia alimentar desta espécie. Tanto fêmeas quanto machos foram maiores na ilha do que no continente com relação ao comprimento total e comprimento da asa, além de comprimento da cauda maior para os machos.

Dimorfismo sexual e polimorfismo no gênero Ptychoderes Schoenherr, 1823 (Coleoptera Anthribidae, Anthribinae, Ptychoderini)

O dimorfismo sexual exibido por machos polifênicos em algumas espécies do gênero Ptychoderes envolve variação no rostro, antena e ventritos. A existência de polifenismo pode ser um importante componente no processo evolutivo por meio de novidades morfológicas e comportamentais. O objetivo desse estudo foi determinar a variação em caracteres morfométricos, polifenismo em machos, variação de estruturas com conhecido dimorfismo sexual, possíveis padrões alométricos e testar estas inferências para Ptychoderes através do mapeamento do dimorfismo sexual e de machos em uma reconstrução filogenética de Ptychoderes usando Mesquite 2.04. Foram medidas 23 variáveis morfométricas em 510 espécimes com as seguintes análises realizadas: análises de cluster, analises de componentes principais (PCA), analise de variáveis canônicas (AVC), análise de regressão por eixo maior reduzido (RMA). Cada tipo de dimorfismo foi mapeado em uma filogenia prévia como dois estados separados usando parcimônia. Para todas as espécies o dimorfismo sexual apresentou diferenças significativas entre os sexos com relação aos segmentos antenais (II- X).O compriemtno do rosto e ventrito V foram confirmados como indicativos de dimorfismo sexual (exceto em P. jordani). A única espécie em que não ocorreu machos polifenicos foi P. depressus. Nas outras espécies machos grandes e pequenos diferem significantemente para muitas variáveis com similaridades e diferenças. Na ACP, o primeiro componente (PC1) apresentou alta porcentagem de variância nos dados de todas as espécies; apresentou loadings de mesmo sinal sugerindo diferenças relacionadas ao tamanho para as espécies P. jordani, P. depressus, P. virgatus, P. mixtus e P. callosus e para as espécies P. viridanus, P. antiquus, P. elongates e P. nebulosus apresentou loadings positivos e negativos sugerindo diferenças relacionadas a forma (alometria). O PC2 apresentou loadings positivos e negativos para todas as espécies, um provável componente alométricos. A AVC confirmou os grupos: machos grandes, machos pequenos e fêmeas quando estes ocorreram. Nós encontramos diferentes padrões alométricos para todas as espécies com diferenças e semelhanças entre as espécies. Todos esses resultados confirmam a hipótese de polifenismo em machos e dimorfismo sexual para Ptychhoderes. A análise dos padrões alométricos para o dimorfismo sexual revelou alometria positiva para o comprimento do rostro (CR1) em machos e fêmeas, com os ventritos apenas em machos. Padrões alométricos positivos relacionados ao polifenismo nos antenômeros foram confirmados para os machos grandes e pequenos de quase todas as espécies exceto em P. nebulosus. O ancestral de clados na filogenia de Ptychoderes foi inferido para machos polifênicos (exceto P. depressus) com variáveis no rostro, antenas e ventritos indicativas de dimorfismo sexual com alometria positiva. Estes padrões poderiam estar ligados com o comportamento de proteção das fêemeas realizados por machos grandes durante a oviposição.

Conditional male dimorphism and alternative reproductive tactics in a Neotropical arachnid (Opiliones)

In arthropods, most cases of morphological dimorphism within males are the result of a conditional evolutionarily stable strategy (ESS) with status-dependent tactics. In conditionally male-dimorphic species, the status` distributions of male morphs often overlap, and the environmentally cued threshold model (ET) states that the degree of overlap depends on the genetic variation in the distribution of the switchpoints that determine which morph is expressed in each value of status. Here we describe male dimorphism and alternative mating behaviors in the harvestman Serracutisoma proximum. Majors express elongated second legs and use them in territorial fights; minors possess short second legs and do not fight, but rather sneak into majors` territories and copulate with egg-guarding females. The static allometry of second legs reveals that major phenotype expression depends on body size (status), and that the switchpoint underlying the dimorphism presents a large amount of genetic variation in the population, which probably results from weak selective pressure on this trait. With a mark-recapture study, we show that major phenotype expression does not result in survival costs, which is consistent with our hypothesis that there is weak selection on the switchpoint. Finally, we demonstrate that switchpoint is independent of status distribution. In conclusion, our data support the ET model prediction that the genetic correlation between status and switchpoint is low, allowing the status distribution to evolve or to fluctuate seasonally, without any effect on the position of the mean switchpoint.

Dimorfismo sexual da traquéia e siringe de periquito (Touist sp.)

Investigaram-se as diferenças morfológicas da siringe do periquito Touist sp, cinco machos e cinco fêmeas. A traquéia e a siringe foram dissecadas com o auxílio de uma lupa estereoscópia e avaliaram-se o número de anéis, o comprimento da traquéia e da siringe e o comprimento e espessura do músculo traqueolateral. A traquéia do macho apresentou maior número de anéis e maior comprimento que a das fêmeas. O músculo traqueolateral dos machos é mais vigoroso e origina-se no 43º anel traqueal enquanto o das fêmeas origina-se no 30º anel traqueal e se insere no primeiro anel bronquial. A siringe do piriquito é constituída por anéis craniais, cinco nos machos e três nas fêmeas, anéis intermediários, com formato semelhante a uma bolha sulcada ventralmente, anéis caudais, quatro em ambos os sexos, e pessulo. O dimorfismo sexual está presente na morfometria da musculatura e das cartilagens, o que reflete no canto mais vigoroso dos machos.

Influência do dimorfismo sexual sobre a morfologia da siringe de galinha d'angola (Numida meleagris)

Este estudo teve como objetivo realizar uma descrição morfológica e comparativa da siringe, órgão responsável pelo canto das aves, na espécie Numida meleagris. Para isso foram utilizados cinco machos e cinco fêmeas de galinha d'angola, a fim de verificar a sintopia (traquéia, músculos traqueais) e o dimorfismo sexual da siringe. Verificou-se que a siringe se localiza na bifurcação da traquéia e apresenta maior número de cartilagens nos machos. Nos machos, a inserção do músculo traqueal lateral bem como a origem do músculo esterno traqueal localizam-se mais caudalmente e são mais largos em relação às fêmeas. As diferenças existentes entre machos e fêmeas de galinha d'angola revelam a elevada capacidade das fêmeas em produzir sons semelhantes a tô fraco enquanto que os machos emitem arrulhos e cacarejos.

Características cefalométricas do Padrão Face Longa: considerando o dimorfismo sexual

OBJETIVO: o presente estudo avaliou a hipótese de variação das características cefalométricas de acordo com o gênero para portadores de Padrão Face Longa. METODOLOGIA: foi analisado um total de 73 telerradiografias em norma lateral, sendo 34 Padrão Face Longa e 39 Padrão I (grupo controle), selecionadas com base na morfologia facial, sem considerar as relações oclusais. Foram avaliados: padrão de crescimento facial, alturas faciais anteriores e posterior, relação maxilomandibular, além das relações dentárias com suas bases apicais. RESULTADOS: o grupo controle (Padrão I) apresentou dimorfismo (p<0,001) no comprimento efetivo da maxila e da mandíbula, além das alturas faciais avaliadas. Foram significantes também (p<0,05) as proporções entre as alturas faciais e as distâncias entre os incisivos e molares em relação aos planos palatino e mandibular. Para os portadores de Padrão Face Longa, as mesmas variáveis cefalométricas não mostraram diferenças significantes entre os gêneros (p>0,05), exceto os comprimentos efetivos da maxila e da mandíbula, além da altura facial anterior inferior e posterior (p<0,05). CONCLUSÕES: concluiu-se que enquanto ocorreu dimorfismo nos indivíduos Padrão I, para as estruturas influenciadas pela diferença no tamanho esquelético entre os gêneros, isso não aconteceu nos portadores de Padrão Face Longa. Essa maior similaridade entre os gêneros provavelmente ocorreu porque a deformidade, mais grave no gênero feminino, foi suficiente para anular o menor tamanho esquelético esperado para estes indivíduos.

Reproductive and sexual behavior changes in male rats exposed perinatally to picrotoxin

Previous studies in rats suggested that picrotoxin, a GABA(A) receptor antagonist, may cause long-term changes in male reproductive physiology and behavior in rats exposed during prenatal and postnatal periods. The present study has further examined this phenomenon. Wistar rat dams were dosed subcutaneously with 0.75 mg/kg picrotoxin in saline, or vehicle alone, during the perinatal period (day 19 of gestation, immediately after parturition, and once a day during the first 5 days of lactation). Birth weight and sexual maturation of pups were unchanged; however, plasma testosterone levels and sexual behavior was altered in male offspring. Although fertile, these males showed altered mating behavior in terms of a decrease in the mean number of mounts during a 30-min observation period with normal females. Some showed homosexual behavior when castrated and pretreated with exogenous estrogen. These findings suggest that perinatal exposure to picrotoxin alters sexual dimorphism in the developing rat brain, manifesting as altered reproductive performance and sexual behavior of males. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Development of secondary sexual characters in the seabob shrimp Xiphopenaeus kroyeri (Heller 1862) (Crustacea, Decapoda, Penaeidae): a scanning electron microscope study

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)