Spine evolution in turtles/Ewolucja kręgosłupa u żółwi

What is it about?

ENG: The article explains several turtle-only oddities (a very short dorsal spine, the position of shoulder-innervating plexus and the origin of shoulder blade-building cells within the neck, the activity pattern of some genes) by introduction of a new hypothesis of the neck/back transition in turtles. Today’s turtles have ten immobile trunk vertebrae (eight of them are part of the shell) and eight movable neck vertebrae. The Late Triassic (approx. 215 million years old) turtles from Poland and Germany show that at the moment of shell formation there were eleven trunk vertebrae. During the several million years after the formation of the shell, the first one of this vertebrae gradually freed itself from the shell, changed it shape and lost its large ribs, effectively turning into the last cervical vertebra. Comparison with experimental studies on modern animals indicates that this most likely occurred by posterior shift of the area of activity of Hox-6 genes, which are responsible for setting up the border between the neck and the trunk section of the body. Additionally, the analyses of relationships between the turtles and other reptiles indicate, that the turtle ancestor likely had at least eleven trunk vertebrae and at most seven neck vertebrae as well. This is more than the Permian (approx. 260 million years old) reptile Eunotosaurus africanus had – his spine included only six neck and nine dorsal vertebrae. The in-depth analysis of turtle relationships shows that in many aspects E. africanus is more similar to rather advanced turtles than to their earliest and most primitive forms and that the meaningful characters linking turtles and E. africanus are very few and all located within the trunk and possibly related functionally to each other. Therefore, they might have evolved independently from turtles, probably as an effect of recently proposed digging ecology of E. africanus. This makes the status of E. africanus as the turtle ancestor uncertain. PL: Artykuł wyjaśnia kilka nietypowych cech wyłącznych dla żółwi (bardzo krótki kręgosłup, pozycja splotu nerwowego unerwiającego ramie i źródła komórek budujących łopatkę w odcinku szyjnym, wzór aktywności niektórych genów) wprowadzając nową hipotezę dotyczącą ewolucji granicy szyjno-tułowiowej u żółwi. Dzisiejsze żółwie mają dziesięć nieruchomych kręgów grzbietowych (osiem z nich jest częścią skorupy) i osiem ruchliwych kręgów szyjnych. Późnotriasowe (ok. 215 milionów lat temu) żółwie z Polski i Niemiec wskazują, że w momencie powstania skorupy było jedenaście kręgów grzbietowych. W ciągu kilku milionów lat po powstaniu skorupy, pierwszy z tych kręgów stopniowo uwolnił się z pancerza, zmienił swój kształt i utracił duże żebra, stając się ostatnim kręgiem szyjnym. Porównanie z eksperymentalnymi badaniami na współczesnych zwierzętach wskazuje, że najprawdopodobniej wydarzyło się to w wyniku przesunięcia obszaru oddziaływania genów Hox-6, które są odpowiedzialne za ustanawianie granicy między szyjnym i tułowiowym odcinkiem ciała. Dodatkowo, analizy pokrewieństw między żółwiami i innymi gadami wskazują, że przodek żółwi prawdopodobnie miał również co najmniej jedenaście kręgów tułowiowych i najwyżej siedem szyjnych. To więcej, niż miał permski (ok. 260 milionów lat temu) gad Eunotosaurus africanus – jego kręgosłup zawierał zaledwie sześć kręgów szyjnych i dziewięć tułowiowych. Dogłębna analiza pokrewieństw żółwi wskazuje, że pod wieloma względami E. africanus jest bardziej podobny do dość zaawansowanych żółwi, niż do ich wcześniejszych i najprymitywniejszych form oraz że znaczące podobieństwa żółwi i E. africanus są bardzo nieliczne, wszystkie leżą w obrębie tułowia i prawdopodobnie są ze sobą powiązane funkcjonalnie. W związku z tym, mogły wyewoluować niezależnie od żółwi, prawdopodobnie wskutek niedawno proponowanej podziemnej ekologii E. africanus. To sprawia, że status E. africanus jako przodka żółwi jest niepewny.

Featured Image

Why is it important?

ENG: This paper explores the evolution of the axial skeleton (part of which contributes to the shell) in turtles, and refers to some problems with recent hypothesis on turtle origin and relationships. PL: Publikacja zajmuje się ewolucją szkieletu osiowego (którego część bierze udział w formowaniu skorupy) u żółwi i odnosi się do pewnych problemów z niedawnymi hipotezami na temat pochodzenia i pokrewieństw tych zwierząt.

Perspectives