Seznamte se s Odontochelys semitestacea. Toto drobné stvoření tráví své dny brouzdáním v bažinách svrchního triasu společně s dalšími plazy. Na spodní části těla se nachazí jeho největší zbraň proti útokům: pevná schránka pokrývající břicho.
Meet Odontochelys semitestacea. This little creature spends its days splashing in Late Triassic swamps with a host of other reptiles. Under the surface lies its best defense against attack: a hard shell on its belly.
Odontochelys je dávným předchůdcem želvy. Toto schránkou napůl pokryté tělo ukazuje důležítý rys dnešní želvy. Ta má ve skutečnosti dvě schránky, které se vyvíjejí nazávisle na sobě už když je želva v embryonálním stádiu. Obě představují rozšíření želví kostry a dohromady jsou složeny z téměř 60 kostí.
Odontochelys is an early ancestor of the turtle. Its half-shelled body illustrates an important point about the modern turtle: it actually has two shells that develop totally separately while the turtle is still an embryo. Both are extensions of the animal’s skeleton, and together they are made of almost 60 bones.
Tak jako jiná embrya, také želví embrya jsou tvořena nespecializovanými buňkami, z nichž se stanou specifické buňky a následně tvoří orgány a tkáně díky činnosti genů a mezibuněčné komunikaci.
Like other embryos, turtle embryos are made of undifferentiated cells that become specific cell types, and then organs and tissues,
Z počátku je želví embryo velmi podobné embryím jiných plazů, ptáků a savců s výjimkou zvětšených buněk nazývajících se karapaxiální hřeben. Tento hřeben se rozšiřuje podél celého těla od krku až po spodní část páteře a vytváří tak kupolovitý tvar. Také řídí utváření horní části želví schránky nazývané karapax, pravděpodobně přitahováním buněk, které se mají stát žebry. Namísto zakřivení dolů jako u běžného hrudního koše, se žebra stáčejí směrem ven ke karapaxiálnímu hřebenu. Poté vylučují signalizační protein, který přeměňuje okolní buňky na buňky kostitvorné. Těchto padesát kostí roste tak dlouho, dokud se nepotkají a nespojí pomocí švů. Kostěný most zpevňuje okraje karapaxu. Vnější vrstvu povrchových buněk tvoří šupiny, známé jak rohovinové štítky, které pokrývají karapax.
through gene activity and communication between cells. At first, turtle embryos look very similar to those of other reptiles, birds, and mammals, except for a bulge of cells called the carapacial ridge. The ridge expands around the body between the neck and lower back, creating a disc shape. It guides the formation of the upper part of the turtle’s shell, called the carapace, likely by attracting the cells that will become ribs. Instead of curving downwards to make a regular rib cage, the ribs move outwards towards the carapacial ridge. They then secrete a signaling protein that converts surrounding cells into bone-forming cells. These fifty bones grow until they meet and connect with sutures. A ring of bone solidifies the carapace’s edges. The outer layer of skin cells produces the scales, known as scutes, that cover the carapace.
Vývoj dolní části krunýře, takzvaného plastronu, je řízen buňkami neurální lišty, která umožňuje tvorbu množství různých typů buněk, včetně nervových, chrupavčitých a kostních. Silná vrstva těchto buněk se rozšiřuje napříč trupem a setkává se v oblastech, ve kterých se vytváří devět kostěných desek. Tyto desky se následně napojují na karapax pomocí švů.
The development of the bottom half of the shell, the plastron, is driven by neural crest cells, which can produce a variety of different cell types including neurons, cartilage and bone. A thick shield of these cells spreads across the belly, coming together in regions that produce nine plate-like bones. Eventually, these connect to the carapace by sutures.
Želví krunýř přináší zřejmé výhody při obraně proti predátorům, ale toto pevné pouzdro také představuje jisté překážky. Jak želva roste, švy mezi kostmi kaparaxu a plastronu se rozšiřují. Většina savců a plazů spoléhá na pružný hrudní koš, který je roztažitelný a umožňuje jim dýchat. Želvy namísto toho používají břišní svaly připevněné ke krunýři: jeden pár na nádech a druhý na výdech.
A turtle’s shell has obvious advantages for guarding against predators, but the rigid casing also presents some challenges. As the turtle grows, the sutures between the bones of the carapace and plastron spread. Most mammals and reptiles rely on a flexible rib cage that expands to allow them to breathe, but turtles use abdominal muscles attached to the shell instead: one to breathe in, and one to breathe out.
Takže... jak se krunýř vyvinul? Ačkoliv jsou ve fosilních záznamech stále mezery, zdá se, že prvním krokem bylo rozšiřování žeber. Nejstarší známý předchůdce želvy, tvor nazývající se Eunotosaurus africanus, žil před 260 miliony lety a přesto, že se dnešní želvě téměr nepodobal, měl soubor širokých a plochých žeber, na které se upínaly svaly jeho silných předloktí. Eunotosaurus byl pravděpodobně hrabavý tvor, který si hloubil nory v oblastech dnešní jižní Afriky.
So how did the shell evolve? Though there are still gaps in the fossil record, the first step seems to have been a thickening of the ribs. The oldest known turtle ancestor, a creature called Eunotosaurus africanus, lived 260 million years ago and looked almost nothing like a modern turtle, but it had a set of broad, flat ribs that anchored the muscles of its powerful forearms. Eunotosaurus was likely a burrowing creature, digging homes for itself in what’s now southern Africa.
Odontochelys semitestacea ukazuje další, pozdější posun v evoluci želvy: k rozšířeným žebrům Eunotosaura se přidává břišní schránka sloužící k ochraně. Náš první fosilní záznam o krunýři charakteristickém pro dnešní želvy je asi 210 milionů let starý a patří druhu známému jako Proganochelys quenstedti, jehož žebra jsou již srostlá. Proganochelys se pohyboval jak ve vodě, tak na zemi. Narozdíl od dnešní želvy nemohl zatáhnout hlavu do krunýře, místo toho však měl na krku obranné ostny.
Odontochelys semitestacea illustrates another, later step in turtle evolution, with thick ribs like Eunotosaurus plus a belly plate for protection. Our first fossil evidence of the full shell characteristic of modern turtles is about 210 million years old, and belongs to a species called Proganochelys quenstedti, whose ribs had fused. Proganochelys could move between water and land. Unlike modern turtles, it couldn’t retract its head into its shell, but had defensive spines on its neck.
Krunýře dnešních želv jsou téměř tak rozmanité jako želvy samotné. Mořské želvy mají plošší a lehčí krunýř umožňující aerodynamické klouzání vodou. Suchozemské želvy si naopak zaoblily krunýř tak, že proklouzává predátorům mezi čelistmi a pomáhá jim vrátit se do správné polohy v případě, že se převrátí na záda. Kožatkovité a kožnatkovité želvy postrádají kostěný most na okraji karapaxu i jeho povrchovou vrstvu rohovinových štítků, což jim usnadňuje vměstnat se do úzkých prostor.
Modern turtle shells are almost as diverse as the turtles themselves. Sea turtles have flatter, lighter shells for streamlined gliding through the water. Land-dwelling tortoises, meanwhile, have domed shells that can slip free of predators’ jaws and help them turn right-side up if they fall on their backs. Leatherback and softshell turtles have shells without the ring of bone around the edge of the carapace or the tough scutes covering it, making it easier for them to squeeze into tight spaces.