Fusion in the vertebral column of the pachyosteomorph arthrodire Dunkleosteus terrelli (‘Placodermi’)

Zerina Johanson, Kate Trinajstic, Stephen Cumbaa, and Michael J. Ryan

Plain Language Abstract

In some jawed vertebrates such as sharks, birds and whales, fusion in part of the vertebral column represents normal morphology. The mechanism of how the vertebrae fuse in a particular region is not fully understood. In placoderms (extinct armoured fish) the growth history is recorded in the bones and in juveniles, where fusion is not completed.

Resumen en Español

In progress

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

Résumé en Français

In progress

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Wirbelsäulenfusion bei dem pachyosteomorphen Arthrodiren Dunkleosteus terrelli (‘Placodermi’)

Die Fusion der Wirbelsäule hat sich innerhalb der kiefertragenden Wirbeltiere mehrmals entwickelt und stellt bei diesen Taxa die normale Physiologie dar, mit Strukturen wie dem Sacrum, dem Notarium und dem Pygostyl, die für Stabilität sorgen und als Stütze dienen. Das Synarcuale stellt die Fusion des anterioren Teils der Wirbelsäule dar und tritt bei einigen kiefertragenden Wirbeltieren wie einer Reihe von Placodermen, Chondrichtyiern und Säugetieren auf. Placodermen sind eine ausschließlich fossile Gruppe gepanzerter Fische (Silur bis Devon) und phylogenetisch bis zur Basis der kiefertragenden Wirbeltierklade aufgelöst, mit Wirbeln, deren neuronale und hämale Bögen aus perichondralem Knochen bestehen. Das Synarcale der Placodermen enthält wesentliche Informationen über die Entwicklung vom anterioeren (ältesten) zum posterioren, wo neue Wirbel gebildet werden. Diese Entwicklungssequenz wurde kürzlich bei dem phyllolepiden Arthrodiren Cowralepis mclachlani und Ptyctodonten wie Materpiscis attenboroughi beschrieben, obwohl genauere Entwicklungsdetails nicht sichtbar waren. Wir beschreiben das Synarcuale bei einem subadulten Stück des pachyosteomorphen Arthrodiren Dunkleosteus terrelli, bei dem 16 gepaarte Wirbelelemente erhalten sind, die verschiedene Stationen von anteroposteriorer Fusion entlang der Wirbelsäule zeigen. Mikro-CT-Scans des Synarcuales liefern Details einer Wirbelmodifikations-Übergangszone (mit vier dieser gepaarten Wirbel, posterior) und stellt bisher unbekannte Informationen zur Verfügung, wie jeder Wirbel verändert und in das Synarcuale integriert wird. Obwohl sie Teil des Synarcuales sind, haben die Elemente immer noch eine starke Wirbelähnlichkeit und zeigen weniger Fusion, was eher mit anderen Arthrodiren wie Compagopiscis vergleichbar ist. Im Vergleich zeigen andere Taxa wie ptyctodonte Placodermen, zusammen mit Batoiden, Holocephali (Chondrichthyes) und Säugetieren (Syncervicale) eine komplettere Fusion der Wirbelelemente.

Schlüsselwörter: Wirbel; Fusion; Placodermen; Dunkleosteus; Synarcuale

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski

Fuzja w trzonach kręgów u zawiasowca z pachyosteomorfów Dunkleosteus terrelli („Plakodermy”)

Fuzje w kręgosłupie ewoluowały wielokrotnie w u kręgowców szczękowych i dla tych taksonów reprezentują normalną fizjologię, ze strukturami takimi jak kość krzyżowa, notarium i pygostyl zapewniającymi sztywność i wsparcie. Synarkual reprezentuje fuzję przedniej części kręgosłupa i występuje u wielu kręgowców szczękowych, w tym u rozmaitych plakodermów, ryb chrzęstnoszkieletowych i ssaków. Plakodermy to całkowicie wymarła grupa ryb opancerzonych (sylursko-dewońskich), wywodzących się filogenetycznie od podstawy kladu szczekowców, z kręgami obejmującymi łuki nerwowe i naczyniowe złożone z kości okołochrzęstnej. Synarkual u plakodermów zachowuje znaczącą informację rozwojową od części przedniej (najstarszej) do tylnej, gdzie włączone są nowe kręgi. Ta sekwencja rozwojowa została ostatnio opisana u zawiasowca z fyllolepidów Cowralepis mclachlani i ptyktodontów, takich jak Materpiscis attenboroughi, chociaż drobniejsze szczegóły rozwojowe nie były widoczne. Opisujemy synarkual u prawie dorosłego okazu zawiasowca z pachyosteomorfów Dunkleosteus terrelli, u którego zachowało się 16 sparowanych elementów kręgów, wykazujących różne stopnie fuzji przednio-tylnej wzdłuż kręgosłupa. Skanowanie mikro-CT synarkulu dostarcza szczegółów strefy przejściowej modyfikacji kręgów (obejmującej cztery z tych sparowanych kręgów, od tyłu), zapewniając bezprecedensową informację o tym, jak każdy kręg jest zmieniony i włączany do synarkualu. Mimo że stanowią część synarkualu, elementy nadal zachowują swoją tożsamość jako kręgi, wykazując mniejszą fuzję, bardziej porównywalną z innymi zawiasowcami takimi jak Compagopiscis. Dla porównania, synarkuale innych taksonów, takich jak ryby pancerne, ptyktodonty wraz z płaszczkami, zrosłogłowe (Chondrichthyes) i ssaki (syncervikal), wykazują bardziej kompletną fuzję elementów kręgowych.

Słowa kluczowe: Kręgi; połączenie; plakodermy; Dunkleosteus; synarkulie

Translator:  Krzysztof Stefaniak