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.
Conheça o Odontochelys semitestacea. Esta pequena criatura passa seus dias nadando nos pântanos do Triássico Superior com vários outros répteis. Abaixo da superfície está sua melhor defesa contra ataques: um casco duro na sua 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.
O Odontochelys é um antigo ancestral da tartaruga. Seu corpo metade coberto por casco ilustra um ponto importante da tartaruga moderna: ele na verdade tem dois cascos que se desenvolvem completamente separados na sua fase embrionária. Ambas são extensões do esqueleto da criatura, e juntas são compostas por 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.
Como outros embriões, os embriões das tartarugas são compostos por células indiferenciadas que se tornam tipos de células específicas, e depois em orgãos e tecidos, através da atividade genética e da 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.
Inicialmente, embriões de tartaruga são muito parecidos com os de outros répteis, pássaros, e mamíferos, exceto por um conjunto de células chamadas de crista carapacial. A crista se localiza em volta do corpo, entre o pescoço e a região lombar, criando um formato de disco. Ela guia a formação da parte superior do casco da tartaruga, chamada de carapaça, atraindo células que se transformarão em costelas. Em vez de se curvarem para baixo para formar uma caixa torácica normal, as costelas se movem para fora em direção à crista carapacial. Elas então secretam uma proteína sinalizadora que converte células ao seu redor em células formadoras de ossos. Estes 50 ossos crescem, até se encontrarem e se conectarem, com suturas. Um aro de ossos solidifica as bordas da carapaça. A camada externa das células cutâneas produz as escamas, chamadas de 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 parte inferior do casco, o plastrão, e feito pelas células da crista neural, que são capazes de produzir uma variedade de tipos de células, incluindo neurônios, cartilagem e osso. Uma espessa camada destas células se espalha pela barriga, se conectando e produzindo nove ossos com aparência de chapas. Em seguida, estas se conectam com a carapaça utilizando 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 da tartaruga apresenta vantagens claras para a proteção contra predadores, mas a carcaça dura também apresenta alguns desafios. À medida que ela cresce, as suturas entre os ossos da carapaça e do plastrão se espalham. A maioria dos mamíferos e répteis conta com uma caixa torácica flexível que expande para permitir que respirem, porém, em vez disso, as tartarugas usam músculos abdominais conectados 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.
Então como é que o casco evoluiu? Embora ainda existam lacunas no registro fóssil, o primeiro passo parece ter sido o espessamento das costelas. O mais antigo ancestral da tartaruga, uma criatura chamada de Eunotosaurus africanus, viveu há 260 milhões de anos e não parecia nada com a tartaruga moderna, porém tinha um conjunto de costelas grandes e achatadas que sustentavam os músculos de seus poderosos antebraços. O Eunotosaurus foi provavelmente uma criatura escavadora, que cavava seus abrigos no local que hoje conhecemos como 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.
O Odontochelys semitestacea ilustra uma fase posterior da evolução das tartarugas, com costelas espessas como o Eunotosaurus e uma placa de proteção na barriga. Nossa primeira evidência fóssil de todos os traços do casco da tartaruga moderna tem cerca de 210 milhões de anos, e pertence a uma espécie chamada Proganochelys quenstedti, cujas costelas teriam se fundido. O Proganochelys conseguia se mover na água e na terra. Ao contrário das tartarugas modernas, não retraía a cabeça para dentro do casco, mas tinha espinhos para defesa 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 das tartarugas são quase tão diversos quanto as próprias tartarugas. As tartarugas marinhas têm cascos mais achatados e leves para nadarem melhor. Por outro lado, as tarturugas que vivem na terra têm cascos abaulados que facilmente escorregam da boca dos predadores e que as ajudam a virar para a posição correta caso caiam de costas. As tartarugas-de-couro e de casco mole não tem o aro de osso em volta do contorno da carapaça ou as placas rígidas sobre ela, possibilitando que consigam se espremer para dentro de espaços apertados.