Abstract Red, orange, and yellow carotenoid-colored plumages have been considered honest signals of condition. We comprehensively quantified carotenoid signals in the social, sexually-dimorphic tanager genus Ramphocelus using scanning electron microscopy (SEM), finite-difference time-domain (FDTD) optical modeling, liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS), and spectrophotometry. Despite males having significantly more saturated color patches, males and females within a species have equivalent amounts and types of carotenoids. Male, but not female, feathers have elaborate microstructures which amplify color appearance. Expanded barbs enhance color saturation (for the same amount of pigment) by increasing the transmission of optical power through the feather. Dihedral barbules (vertically-angled, strap-shaped barbules) reduce total reflectance to generate “super black” plumage, an optical illusion to enhance nearby color. Dihedral barbules paired with red carotenoid pigment produce “velvet red” plumage. Together, our results suggest that a widely cited index of honesty—carotenoid pigments—cannot fully explain male appearance. We propose that males are selected to evolve amplifiers of honest signals—in this case, microstructures that enhance appearance —that are not necessarily themselves linked to quality.

Abstract Understanding the causes and limits of phenotypic diversification remains a key challenge in evolutionary biology. Color patterns are some of the most diverse phenotypes in nature. In birds, recent work within families has suggested that plumage complexity might be a key innovation driving color diversity. Whether these patterns hold at larger taxonomic scales remains unknown. Here, we assemble a large database of UV-Vis spectral data across five diverse clades of birds (45791 spectra, 1135 species). Using multivariate phylogenetic comparative methods, we compare evolutionary rates and color space occupancy (i.e., quantification of observed colors) among these clades. Novel color-producing mechanisms have enabled clades to occupy new regions of color space, but using more coloration mechanisms did not result in overall more color space occupancy. Instead, the use of more color-producing mechanisms resulted in faster rates of color evolution and less integrated color among plumage regions. Flexible Bayesian modeling further allowed us to assess the relationship between interpatch and interspecific directions of color variation. We find that interpatch variation generally diverges from interspecies cladewise trends in males but not females, suggesting developmental or selective constraints operating in females across evolutionary scales. By comparing rates among clades and assessing both interpatch and interspecies color variation, we reveal how innovations and constraints operate across evolutionary and developmental scales.

Abstract The increasing availability of genomic resequencing datasets and high quality reference genomes across the tree of life present exciting opportunities for comparative population genomic studies. However, substantial challenges prevent the simple reuse of data across different studies and species, arising from variability in variant calling pipelines, data quality, and the need for computationally intensive reanalysis. Here, we present snpArcher, a flexible and highly efficient workflow designed for the analysis of genomic resequencing data in non-model organisms. snpArcher provides a standardized variant calling pipeline and includes modules for variant quality control, data visualization, variant filtering, and other downstream analysis.Implemented in Snakemake, snpArcher is user-friendly, reproducible, and designed to be compatible with HPC clusters and cloud environments. To demonstrate the flexibility of this pipeline, we applied snpArcher to 26 public resequencing datasets from non-mammalian vertebrates. These variant datasets are hosted publicly to enable future comparative population genomic analyses. With its extensibility and the availability of public datasets, snpArcher will contribute to a broader understanding of genetic variation across species by facilitating rapid use and reuse of large genomic datasets.

Consistent patterns of positive selection in functionally similar genes can suggest a common selective pressure across a group of species. We use alignments of orthologous protein-coding genes from 39 species of birds to estimate parameters related to positive selection for 11,000 genes conserved across birds. We show that functional pathways related to the immune system, recombination, lipid metabolism, and phototransduction are enriched for positively selected genes. By comparing our results with mammalian data, we find a significant enrichment for positively selected genes shared between taxa, and that these shared selected genes are enriched for viral immune pathways. Using pathogen-challenge transcriptome data, we show that genes up-regulated in response to pathogens are also enriched for positively selected genes. Together, our results suggest that pathogens, particularly viruses, consistently target the same genes across divergent clades, and that these genes are hotspots of host-pathogen conflict over deep evolutionary time.