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.
הכירו את אודונטוכליס סמיטסטסיה היצור הזה מבלה את ימיו בשכשוך בביצות של עידן טריאס עליון בחברת זוחלים אחרים. מתחת לפני השטח נמצאת ההגנה הטובה ביותר שלו נגד התקפה: שריון קשה על הבטן שלו.
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.
אודונטוכליס הוא אחד האבות הקדמונים של הצב. גופו המשוריין למחצה מדגיש נקודה חשובה לגבי הצב המודרני: יש לו שני שריונים שמתפתחים לגמרי בנפרד כשהצב הוא עדין עובר. שניהם הם שלוחה של השלד של בעל החיים, וביחד הם עשויים מכמעט 60 עצמות.
Like other embryos, turtle embryos are made of undifferentiated cells that become specific cell types, and then organs and tissues, through gene activity and communication between cells.
כמו עוברים אחרים, עוברי צב עשויים מתאים שלא ניתן להבחין ביניהם שהופכים לסוגי תאים ספציפיים, ולאחר מכן לאיברים ולרקמות, באמצעות פעילות גנטית ותקשורת בין התאים.
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.
בתחילה, עוברי צבים נראים דומים מאד לאלו של זוחלים אחרים, ציפורים ויונקים, מלבד בליטה של תאים המכונה רכס קרפסיאלי. הרכס מתמשך סביב הגוף בין הצוואר לגב התחתון, כשהוא יוצר צורה של דסקית. הוא מוביל את ההיווצרות של החלק העליון של שריון הצב, שמכונה קרפייס (שריון), על ידי משיכת התאים שיהפכו לצלעות. במקום להתעקל למטה כדי ליצור בית חזה רגיל, הצלעות נמשכות החוצה לעבר הרכס הקפרסיאלי. אז הם מפרישים חלבון מסמן שהופך את התאים המקיפים לתאים בוני-עצם. חמישים העצמות הללו גדלות עד שהן נפגשות ומתחברות באמצעות תפרים. טבעת של עצם הופכת את קצה השריון למוצק. השכבה החיצונית של תאי העור מייצרת את הלוחיות, שמכונות גם scutes, שמכסות את השריון.
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.
ההתפתחות של החצי התחתון של השריון, הפלסטרון, מונעת על ידי תאי קרסט עצביים, שיכולים לייצר מגוון של סוגי תאים שונים כולל נוירונים, סחוס ועצם. מגן עבה של תאים אלו נמשך על פני הבטן, מתחבר באיזורים שמייצרים תשע עצמות דמויות-צלחת. לבסוף, אלו מתחברות לשריון באמצעות תפרים.
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.
לשריון של צב יש יתרון ברור בשמירה מפני טורפים, אבל הכיסוי הקשיח מציב גם מספר אתגרים. כשהצב גדל, התפרים שבין העצמות של השריון העליון והתחתון מתרחבים. רוב היונקים והזוחלים מסתמכים על כלוב חזה גמיש שמתרחב כדי לאפשר להם לנשום, אבל צבים משתמשים בשרירי בטן שמחוברים לשריון במקום זאת: אחד כדי לשאוף ואחד כדי לנשוף.
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.
אז איך השריון התפתח? למרות שיש פערים בעדויות המאובנות, כנראה שהשלב הראשון היה התעבות של הצלעות. האב הקדמון ביותר הידוע של הצבים, יצור ששמו יונוטוסאורוס אפריקנוס, חי לפני 260 מיליון שנים וכמעט שלא נראה כלל כמו הצב המודרני, אבל היה לו סט של צלעות שטוחות רחבות שעיגנו את השרירים של הזרועות החזקות שלו. יונוטוסאורוס היה כנראה יצור נברן, שחפר לעצמו בתים במה שהוא היום אפריקה הדרומית.
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.
אודונטוכליס סמיטסטסיה מייצג שלב אחר, מאוחר יותר בהתפתחות הצב, עם צלעות עבות כמו של היונוסטוסאורוס ביחד עם לוח בטן להגנה. העדות המאובנת הראשונה שלנו למאפיין של שריון שלם בצב המודרני היא בת כ- 210 מיליון שנים, ושייכת לזן המכונה פרוגנוסליס קוואנסטדטי, שהצלעות שלו התאחו. פרוגנוסליס יכול היה לעבור בין מים ליבשה. שלא כמו צבים מודרניים, הוא לא יכול היה להכניס את הראש שלו לתוך השריון, אבל היו לו עוקצי הגנה על הצוואר.
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.
שריונות של צבים מודרניים הם מגוונים כמעט כמו הצבים עצמם. לצבי ים יש שריון שטוח וקל יותר לטובת גלישה חלקה במים. צבים שחיים ביבשה, לעומת זאת, יש שריון דמוי כיפה, שיכול לחמוק ממלתעות של טורפים ועוזרים להם להתהפך בחזרה אם הם נופלים על הגב. לצבי עור וצבים בעלי שריון רך יש שריון ללא טבעת העצם סביב קצה השריון וללא הלוחיות שמכסות אותו, מה שמקל עליהם להשתחל לתוך מקומות צרים.