Congenital and late onset vertebral fusions in long necked plesiosaurs: The first report of spondylosis deformans in Sauropterygians

Judyth Sassoon

Plain Language Abstract

Palaeopathologies can help us understand the history of injury and disease in extinct animals. They are usually quite rare and, in the fossil record, mostly identified when they affect the skeleton. They can also provide clues about the lifestyle and habits of ancient animals. The plesiosaurs were an unusual group of Mesozoic marine reptiles. They had two general body plans with either a long neck and small skull or a short neck and large skull. In this study, abnormalities of plesiosaur neck vertebrae in four long-necked plesiosaurs are described. They are of two types: one condition, presenting as a block of two fused vertebrae, occurred in that animal from birth and was a problem of early development. In contrast, the second condition was an age-related disease of vertebral discs, which is also found in modern animals and humans. The condition is called spondylosis deformans and causes stiffness and pain in the necks of pet animals such as dogs. This is the first time it has been identified in the extinct plesiosaurs, and its possible effects on these long-necked marine reptiles are considered.

Resumen en Español

Fusiones vertebrales congénitas y de aparición tardía en plesiosaurios de cuello largo: la primera cita de espondilosis deformante en sauropterigios

Las patologías óseas fosilizadas pueden proporcionar información útil sobre los tipos de vida y los hábitos de los vertebrados extintos. Plesiosauria fue un clado de reptiles marinos mesozoicos diverso con un plan corporal único, que exhibía variaciones en la morfología de la cabeza y cuello. Las paleopatologías son generalmente poco comunes en los plesiosaurios, pero en este estudio se identificaron fusiones espinales patológicas en las vértebras cervicales de cuatro ejemplares de plesiosauromorfos de cuello largo de diferentes horizontes estratigráficos. Las fusiones eran de dos tipos: una afección congénita (vértebras en bloque) y una afección de aparición tardía, que se parece mucho a la espondilosis deformante. La espondilosis deformante es una degeneración no inflamatoria de los discos intervertebrales, caracterizada por la formación de proyecciones óseas a través del espacio discal. La afección se identifica comúnmente en animales domésticos y humanos actuales, pero esta es la primera cita de espondilosis deformante en Plesiosauria. En los animales domésticos, especialmente en los perros más viejos, la espondilosis causa rigidez y dolor. Se discute la importancia de las fusiones espinales como causas de la rigidez del cuello en los plesiosaurios de cuello largo y se considera su potencial efecto debilitante.

Palabras clave: Plesiosauria; paleopatologías; fusiones espinales; Reptiles marinos mesozoicos; espondilosis deformante; vertebra cervical

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología) or Diana Elizabeth Fernández

Résumé en Français

Fusions vertébrales congénitales ou à apparition tardive chez des plésiosaures à long cou : premier cas de spondylose déformante chez des sauroptérygiens

Les pathologies observées sur des os fossilisés peuvent fournir des informations utiles sur les modes de vie et les comportements des vertébrés éteints. Les Plesiosauria étaient un clade diversifié de reptiles marins mésozoïques avec un plan d’organisation unique, montrant des variations de la morphologie de la tête et du cou. Les paléopathologies sont généralement rares chez les plésiosaures, mais dans cette étude, des fusions vertébrales pathologiques ont été identifiées sur les vertèbres cervicales de quatre spécimens de plésiosauromorphes à long cou provenant de différents horizons stratigraphiques. Les fusions sont de deux types : une condition congénitale (blocs vertébraux) et une condition d’apparition tardive, ressemblant fortement à une spondylose déformante. La spondylose déformante est une dégénérescence non inflammatoire des disques intervertébraux, caractérisée par la formation de projections osseuses sur l’ensemble de l’espace du disque. Cette condition est fréquemment identifiée chez les humains et les animaux domestiques actuels, mais ceci est le premier cas de spondylose déformante chez les Plesiosauria. Chez les animaux domestiques, et en particulier chez les chiens âgés, la spondylose cause des raideurs et des douleurs. L’importance des fusions vertébrales comme causes de rigidité du cou chez les plésiosaures à long cou est discutée et leur potentiel débilitant est considéré.

Mots-clés : Plesiosauria ; paléopathologies ; fusions vertébrales ; reptiles marins mésozoïques ; spondylose déformante ; vertèbres cervicales

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Angeborene und spät einsetzende Wirbelfusionen bei Langhals-Plesiosauriern: Der erste Bericht über Spondylosis deformans bei Sauropterygiern

Fossilie Knochenpathologien können nützliche Informationen über die Lebensweise und Angewohnheiten von ausgestorbenen Wirbeltieren liefern. Die Plesiosauria waren eine diverse mesozoische Klade mariner Reptilien mit einem einzigartigen Körperbau, der Variationen in der Kopf- und Halsmorphologie aufweist. Paläopathologien sind bei Plesiosauriern allgemein selten aber in dieser Untersuchung wurden an den Halswirbeln von vier langhalsigen plesiosauromorphen Stücken aus verschiedenen stratigrafischen Horizonten pathologische Wirbelfusionen identifiziert. Es gab zwei Arten von Fusionen: eine angeborene Fehlbildung (blockierte Wirbel) und eine spät einsetzende Erkrankung, die stark an Spondylosis deformans erinnert. Spondylosis deformans ist eine nicht entzündliche Degeneration der Bandscheiben, die durch die Bildung von knöchernen Fortsätzen über den Bandscheibenzwischenräumen gekennzeichnet ist. Die Krankheit wird in der Regel bei heutigen Haustieren und Menschen diagnostiziert aber dies ist der erste Nachweis von Spondylosis deformans bei Plesiosauriern. Bei Haustieren und insbesondere bei älteren Hunden verursacht Spondylose Steifheit und Schmerzen. Die Bedeutung von Wirbelfusionen als Ursache für Nackensteifigkeit bei langhalsigen Plesiosauriern wird diskutiert und ihr Beeinträchtigungspotential wird diskutiert.

Schlüsselwörter: Plesiosauria; Paläopathologien; Wirbelfusionen; mesozoische marine Reptilen; Spondylosis deformans; Halswirbel

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski

Wrodzone i późne zrosty kręgosłupa w długoszyich plezjozaurów: Pierwsze doniesienie o spondylozach u Sauropterygów

Szczątki kostne ze zmianami patologicznymi mogą dostarczyć przydatnych informacji na temat stylu i środowiska życia wymarłych kręgowców. Plezjozaury były rozwiniętym mezozoicznym kladem morskich gadów z unikalną budową ciała, wykazującym różnice w morfologii głowy i szyi. Paleopatologie rzadko obserwowano u plezjozaurów, ale w tej pracy zaprezentowano patologiczne zrośnięcie kręgów, które zostały zidentyfikowane w kręgach szyjnych czterech długoszyich okazów plezjozaurów, z różnych horyzontów stratygraficznych. Te zrosty były dwojakiego rodzaju: wrodzone (kręgi zblokowane) i powstałe w czasie życia, silnie przypominające deformacje zwyrodnieniowe kręgosłupa spondylozy. Spondylozy to niezapalne zwyrodnienie krążków międzykręgowych, charakteryzujące się powstawaniem wypukłości kości w przestrzeni międzydyskowej. Choroba ta jest powszechnie rozpoznawana u współczesnych zwierząt domowych i ludzi, ale jest to pierwsze doniesienie o tych zwyrodnieniach u Plesiosaura. U zwierząt domowych, zwłaszcza u starszych psów, spondylosis powoduje sztywność kręgosłupa i ból. Omówiono znaczenie fuzji kręgów jako przyczyny sztywności szyi u plezjozaurów o długich szyjach i potencjalny wpływ tej patologii na osłabienie ich kondycji.

Słowa kluczowe: Plesiosaura; paleopatologie; zrost rdzenia; Mezozoiczne gady morskie; zwyrodnieniowe zmiany kręgosłupa spondylozy; kręgi szyjne

Translator:  Krzysztof Stefaniak