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.
Conheçam a Odontochelys semitestacea, esta pequena criatura passa os dias a chapinhar nos pântanos do Triássico Superior com muitos outros répteis. Por baixo encontra-se a sua melhor defesa contra ataques: uma placa rija na barriga.
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.
A Odontochelys é um antepassado primitivo da tartaruga moderna. O corpo meio coberto com um casco ilustra um ponto importante sobre a tartaruga moderna: tem dois cascos que se desenvolvem completamente em separado, quando a tartaruga ainda é um embrião. Ambas são extensões do esqueleto do animal, e, em conjunto, são feitas de quase 60 ossos.
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.
Tal como outros embriões, os embriões das tartarugas são formados por células indiferenciados que evoluem em células especificas, e depois em órgãos e tecidos, através da atividade e comunicação entre as células.
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.
A princípio, os embriões de tartaruga são muito parecidos com os de outros répteis, de aves e de mamíferos, exceto quanto a uma protuberância de células chamada o rebordo da carapaça. A crista expande-se em volta do corpo entre o pescoço e a região lombar, criando uma forma de disco. Orienta a formação da parte superior do casco da tartaruga, chamada a carapaça, atraindo as células que formarão as costelas. Em vez de se curvarem para baixo, para formarem uma caixa torácica regular, as costelas movem-se para fora na direção do rebordo da carapaça. Depois segregam uma proteína de sinalização que transforma as células circundantes em células de formação de osso. Estes 50 ossos crescem até encontrarem e se ligarem às suturas. Um anel de osso solidifica as bordas da carapaça. A camada exterior das células da pele produz as escamas, conhecidas por placas, que cobrem a carapaça.
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.
O desenvolvimento da metade inferior do casco, o plastrão, é regulado pelas células neurais do rebordo que podem produzir uma série de diferentes tipos de células, incluindo neurónios, cartilagem e osso. Um escudo espesso destas células espalha-se pela barriga, unindo-se em regiões que produzem nove ossos como placas. Por fim, estes ligam-se à carapaça por meio de suturas.
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.
O casco duma tartaruga tem vantagens óbvias na defesa contra os predadores, mas também apresenta alguns problemas. À medida que a tartaruga cresce, as suturas entre os ossos da carapaça e do plastrão afastam-se. A maioria dos mamíferos e dos répteis dependem duma caixa torácica flexível que se expande para permitir a respiração, mas as tartarugas usam músculos abdominais ligados ao casco: um para inspirar e outro para expirar.
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.
Como é que ao casco evoluiu? Embora ainda haja lacunas no registo fóssil, o primeiro passo parece ter sido o espessamento das costelas. O mais antigo antepassado conhecido da tartaruga, uma criatura chamada Eunotosaurus africanus, viveu há 260 milhões de anos e não se parecia nada com a tartaruga moderna, mas tinha um conjunto de costelas largas e planas que sustentava os músculos dos seus poderosos antebraços. A Eunotosaurus era como uma criatura escavadora escavando casas para si mesma no que é hoje o sul da África.
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.
A Odontochelys semitestacea ilustra outro passo posterior na evolução da tartaruga, com costelas espessas como a Eunotosaurus mais uma placa na barriga para proteção. O primeiro fóssil que mostra todas as características das tartarugas modernas tem cerca de 210 milhões de anos, e pertence a uma espécie chamada Proganochelys quenstedti cujas costelas se fundiram. A Proganochelys podia mover-se entre a água e a terra. Ao contrário das tartarugas modernas, não recolhia a cabeça dentro do casco, mas tinha picos defensivos no pescoço.
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.
Os cascos da tartaruga moderna são quase tão diversas como as próprias tartarugas. As tartarugas marinhas têm carapaças mais planas, mais leves para deslizarem agilmente pela água. As tartarugas terrestres, entretanto, têm carapaças em cúpula que podem escapar às maxilas dos predadores e ajudam-nas a pôr-se de pé se caírem de costas. As tartarugas-de-couro e as tartarugas de casco mole têm carapaças sem a crista de osso em torno da borda carapaça ou as placas rijas que a cobrem, facilitando-lhes introduzirem-se em espaços apertados.