Dental enamel ultrastructure in Ochotona and Prolagus Mammalia: Lagomorpha: Ochotonidae) from three late Miocene localities in Ukraine

Emilia Rabiniak, Leonid Rekovets, and Dariusz Nowakowski

Plain Language Abstract

The evolution of European lagomorphs is relatively well known through the work of many authors. There have also been a number of works published on the aspects of morphology, evolution, and function of enamel layers in different Lagomorpha taxa from different geological ages. However, the microstructure of Prolagus and Ochotona species enamel from the Miocene and Pliocene southern part of Eastern Europe has not been studied in detail yet. On the basis of our research in SEM of dental enamel (premolars, molars, incisors) of Ochotona and Prolagus genera representatives (Lagomorpha) from three late Miocene localities in Ukraine (Popovo 3, MN 11; Werchnia Krynica 2, MN 12; Lobkove, MN 13) , we found that:

  • The enamel is multilayered and composed of a radial (up to 60% of the total enamel thickness) and irregular layer (up to 40%);
  • Significant differences in the enamel structure of Ochotona and Prolagus taxa were not observed, although minor differences in the character of the prism arrangement occur;
  • Ultrastructure of the enamel also does not differ much considering the geological age of taxa and differentiation of teeth (premolars, molars); and
  • Lower incisors of Ochotona genus have radial type of enamel and HSB type layer, and upper incisors- radial and tangential type of enamel.

This work provides new data on the enamel microstructure of incisors, premolars, and molars Late Miocene Prolagus and Ochotona taxa from Ukraine. Presented study complements current knowledge about the enamel microstructure of those two types, taking into account the taxonomic and regional stratigraphic variability.

Polish

Ewolucja europejskich zajęczaków jest stosunkowo dobrze poznana i publikowana przez wielu autorów.

Odnotowano również szereg opracowań dotyczących aspektów morfologii, ewolucji oraz funkcji warstwy szkliwa wśród różnych taksonów Lagomorpha z różnych epok geologicznych. Jednak mikrostruktura szkliwa Prolagus i Ochotona z miocenu i pliocenu południowej części Europy Wschodniej nie została jeszcze szczegółowo zbadana. Na podstawie naszych badań, z wykorzystaniem SEM, szkliwa zębów (przedtrzonowych, trzonowych, siekaczy) Ochotona i Prolagus z trzech późnomioceńskich stanowiska na Ukrainie (Popovo 3, MN 11; Werchnia Krynica 2, MN 12; Lobkove, MN 13), stwierdziliśmy, że:
- Szkliwo jest wielowarstwowy i złożone z warstwy promieniowej (nawet do 60% całkowitej grubości szkliwa) i nieregularnej (do 40%);
- Nie występują znaczne różnice w strukturze szkliwa taksonów Ochotona i Prolagus, jednak mogą wystąpić niewielkie różnice w charakterze układu pryzm;
- Biorąc pod uwagę wiek geologiczny taksonów i zróżnicowanie zębów (przedtrzonowych, trzonowych), różnice w ultrastrukturze szkliwa jest nieznaczne;
- Dolne siekacze rodzaju Ochotona posiadają warstwę szkliwa typu promieniowego i HSB a siekacze górne warstwę promieniową i trangenitalną.
Praca ta dostarcza nowych danych o mikrostrukturze szkliwa zębów badanych taksonów z Ukrainy. Prezentowane badanie uzupełnia aktualną wiedzę o mikrostrukturze szkliwa tych dwóch typów, z uwzględnieniem taksonomicznej i regionalnej zmienności stratygraficznej.

Українські

Ультраструктура емалі зубів родів Ochotona i Prolagus (Lagomorpha, Mammalia) з верхнього міоцену України

Емілія Рабіняк, Леонід Рековець, Даріуш Новаковські

Еволюція зайцеподібних Європи відносно непогано вивчена і опублікована в працях багатьох авторів. Відомо також ряд праць стосовно проблем морфології, еволюції і функції окремих шарів емалі зубів для різних таксонів Lagomorpha з різних геологічних епох. Разом з тим, ультраструктура емалі зубів представників родів Prolagus i Ochotona з міоцену і плейстоцену півдня Східної Європи до цього часу не була вивчена. Нами була досліджена ультраструктура емалі зубів (кутні, передкутні і різці) родів Prolagus i Ochotona з місцезнаходжень пізнього міоцену України (Попово 3, MN 11; Верхня Криниця 2, MN 12; Лобкове, MN 13) з використанням електронного скануючого мікроскопу (SEM).
На підставі отриманих даних було встановлено, що:
- емаль є багатошаровою і складається переважно з радіального (radial) шару (до 60% від загальної товщини емалі) і нерегулярного (irregular) шару – до 40%;
- немає суттєвої різниці в структурі емалі зубів родів Prolagus i Ochotona, але є невелика різниця в особливостях розміщення призм, особливо в радіальному шарі;
- також немає суттєвої різниці в структурі емалі у видів різного геологічного віку часу пізнього міоцену та між кутніми (molares) i передкутніми (premolares) зубами;
- різці (incisivi) нижньої щелепи (dentale) роду Ochotona мають радіальний шар емалі та шар HSB, а різці верхньої щелепи (maxillare) – радіальний і тангенціальний шари;
Отримані результати є новими для вперше досліджених видів родів Prolagus i Ochotona з пізнього міоцену України. Вони доповнюють знання про емаль цих таксонів під кутом зору типів зубів, таксономії, стратиграфії і особливостей природнього регіону дослідженнь.

Русский

Ультраструктура эмали зубов родов Ochotona и Prolagus (Lagomorpha, Mammalia) с верхнего миоцена Украины

Эмилия Рабиняк, Леонид Рековец, Дариуш Новаковськи

Эволюция зайцеобразных Европы относительно хорошо изучена и опубликована в работах многих авторов. Известны также некоторые работы, посвещенные проблемам морфологии, эволюции и функции отдельных слоев эмали зубов для разных таксонов Lagomorpha с разных геологических эпох. Вместе с тем, ультраструктура эмали зубов представителей родов Prolagus и Ochotona с миоцена и плейстоцена юга Восточной Европы до настоящего времени не была исследована. Нами была изучена ультраструктура эмали зубов (коренные, предкоренные и резцы) родов Prolagus и Ochotona из местонахождений позднего миоцена Украины (Попово 3, MN 11; Верхня Криница 2, MN 12; Лобково, MN 13) с использованием электронного сканирующего микроскопа (SEM).
На основе полученных данных было установлено, что:
- эмаль многослойная и состоит преимущественно с радиального (radial) слоя (до 60% от общей толщины эмали) и нерегулярного (irregular) слоя – до 40%;
- нет существенной разницы в структуре эмали зубов родов Prolagus и Ochotona, но ест небольшие различия в особенностях розмещения призм, особенно в радиальном слое;
- также нету существенной разницы в структуре эмали у видов разного геологического возраста времени позднего миоцена, а также между коренными (molares) и передкоренными (premolares) зубами;
- резцы (incisivi) нижней челюсти (dentale) рода Ochotona имеют радиальный слой эмали и слой HSB, а резцы верхней челюсти (maxillare) – радиальный и тангенциальный слои;
Полученные результаты есть новыми для впервые исследованных видов родов Prolagus и Ochotona с позднего миоцена Украины. Они дополняют информацию о эмали этих таксонов под углом зрения различных типов зубов, таксономии, стратиграфии и специфики исторически сложившихся регионов.

Supplied by Authors

Resumen en Español

Ultraestructura del esmalte dental en Ochotona y Prolagus (Mammalia: Lagomorpha: Ochotonidae) de tres localidades del Mioceno tardío de Ucrania

La comparación del esmalte dental de los ocotónidos del Mioceno tardío de Ucrania muestra solo diferencias muy sutiles. La ultraestructura de los premolares, molares e incisivos de picas, Ochotona y Prolagus (Lagomorpha, Ochotonidae) de tres localidades (Popovo 3, MN 11; Verkhnya Krynytsya 2, MN 12; Lobkove, MN 12/13), es principalmente multicapa. En los dientes de la mejilla se compone de una capa radial (hasta 60% del espesor total del esmalte) e irregular (hasta 40%). Casi no hay diferencia en la ultraestructura del esmalte entre los restos de diferentes edades geológicas y respecto a la posición de los dientes (premolares, molares). Sin embargo, el incisivo inferior de Ochotona difiere del superior en tener un esmalte radial y una capa HSB, mientras que el superior tiene un esmalte radial y otro tangencial. Las pequeñas diferencias entre las diversas especies de Ochotona y Prolagus podrían reconocerse en la disposición de los prismas.

Palabras clave: Lagomorpha; diente; esmalte; ultraestructura; Mioceno

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

Ultrastructure de l'émail dentaire chez Ochotona et Prolagus (Mammalia : Lagomorpha : Ochotonidae) dans trois localités du Miocène récent d'Ukraine

La comparaison de l'émail dentaire des ochotonidés du Miocène récent d'Ukraine ne révèle que des différences très subtiles. L'émail des prémolaires, molaires, et incisives des pikas Ochotona et Prolagus (Lagomorpha, Ochotonidae) de trois localités (Popovo 3, MN 11 ; Verkhnya Krynytsya 2, MN 12 ; Lobkove, MN 12/13) est généralement composé de plusieurs couches. Sur les dents jugales, l'émail est composé d'une couche d'émail radial (jusqu'à 60 % de l'épaisseur totale de l'émail) et d'une couche d'émail irrégulier (jusqu'à 40 %). Il n'y a presque aucune différence d'ultrastructure de l'émail entre des fossiles de différents âges géologiques et entre les différentes positions dentaires (prémolaires, molaires). Cependant, l'incisive inférieure d'Ochotona diffère de l'incisive supérieure : elle montre un émail radial et une couche d'HSB alors que l'incisive supérieure montre une couche d'émail radial et une couche d'émail tangentiel. Des différences mineures entre les diverses espèces d'Ochonota et de Prolagus sont reconnues dans l'organisation des prismes.

Mots-clés : Lagomorpha ; dent ; émail ; ultrastructure ; Miocène

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

In progress

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa