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.
นี่คือโอดอนทิเคลิส เซมิเทสทิเซีย สัตว์ตัวเล็กนี้ใช้ชีวิต อยู่ในหนองน้ำสมัยไทรแอสซิก ร่วมกับสัตว์เลื้อยคลานชนิดอื่นๆ มากมาย และใต้ผืนน้ำนี้ มันก็มี เกราะป้องกันการจู่โจมที่ดีที่สุดนั่นคือ กระดองแข็งๆ ที่ท้อง
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.
โอดอนทิเคลิสคือบรรพบุรุษยุคแรกๆ ของเต่า ร่างกายที่มีกระดองเพียงครึ่งเดียวนี้ แสดงถึงสิ่งสำคัญเกี่ยวกับเต่ายุคปัจจุบัน นั่นคือเต่ามีกระดองสองส่วนที่พัฒนาแยกกัน ในตอนที่เต่ายังเป็นตัวอ่อน กระดองทั้งสองส่วนนับเป็น ส่วนขยายของโครงกระดูกเต่า และประกอบไปด้วยกระดูกเกือบ 60 ชิ้น
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.
เช่นเดียวกับตัวอ่อนของสัตว์อื่นๆ ตัวอ่อนของเต่านั้นประกอบไปด้วย เซลล์ที่ไม่มีหน้าที่จำเพาะ ซึ่งจะกลายไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ รวมถึงอวัยวะและเนื้อเยื่อ ผ่านการทำงานของยีน และการติดต่อกันระหว่างเซลล์
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.
ในช่วงแรก ตัวอ่อนของเต่าแทบไม่ต่างไปจาก ตัวอ่อนของสัตว์เลื้อยคลาน นก หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เว้นแต่ในส่วนของเซลล์ที่นูนขึ้นมา ซึ่งเรียกว่าสันกระดอง สันกระดองนี้จะขยายออกเป็นวงกลม ระหว่างส่วนคอและหลังส่วนล่าง กลายเป็นรูปทรงคล้ายจาน สิ่งนี้จะเป็นแนวทาง การก่อตัวของกระดองเต่าส่วนบน ซึ่งเรียกว่าคาราเพซ โดยการดึงดูด เซลล์ที่จะกลายมาเป็นกระดูกซี่โครง แทนที่จะโค้งลงล่าง เพื่อกลายเป็นกระดูกซี่โครงตามปกติ กระดูกเหล่านี้จะก่อตัวตรงไปยังสันกระดอง จากนั้นก็หลั่งโปรตีนสัญญาณ ซึ่งจะเปลี่ยนเซลล์รอบๆ ให้กลายเป็นเซลล์สร้างกระดูก กระดูกทั้ง 50 ชิ้นนี้จะขยายตัว และเชื่อมติดกันด้วยรอยประสาน กระดูกที่ก่อตัวเป็นวงแหวน จะเสริมความแข็งแรงให้ขอบกระดอง ส่วนเซลล์ผิวหนังชั้นนอก จะสร้างเกล็ดที่เรียกว่าสคิวต์ ซึ่งปกคลุมกระดอง
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.
การก่อตัวของกระดองส่วนล่าง ที่เรียกว่าพลาสทรอน จะขับเคลื่อนด้วยเซลล<b>์</b>นิวรัล เครสต์ ซึ่งสามารถสร้างเซลล์ได้หลากหลายประเภท รวมไปถึงเซลล์ประสาท กระดูกอ่อน และกระดูก เซลล์เหล่านี้กระจายอยู่ ทั่วส่วนท้องเป็นแผ่นหนา โดนจะผสานกัน ในส่วนที่สร้างแผ่นกระดูก 9 ชิ้น แล้วเชื่อมต่อกับกระดองส่วนบนด้วยรอยประสาน
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.
กระดองเต่าเป็นข้อได้เปรียบ ที่ชัดเจนสำหรับป้องกันสัตว์นักล่า แต่เปลือกที่แข็งก็มาพร้อมความท้าทายเช่นกัน เมื่อเต่าเจริญเติบโต รอยประสานระหว่างกระดูกของกระดองส่วนบน และส่วนล่างจะขยายออก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และสัตว์เลื้อยคลานส่วนใหญ่หายใจได้ ด้วยซี่โครงยืดหยุ่นที่ยืดขยายได้ แต่เต่าจะใช้กล้ามเนื้อส่วนท้อง ซึ่งยึดติดอยู่กับกระดองแทน เพื่อหายใจเข้าและหายใจออก
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.
แล้วกระดองเต่าวิวัฒนาการขึ้นมาได้อย่างไร แม้บันทึกจากฟอสซิลจะยังมีส่วนที่ขาดหายไป แต่วิวัฒนาการขั้นแรก ก็ดูเหมือนจะเริ่มมาจากซี่โครงที่หนาขึ้น บรรพบุรุษที่เก่าแก่ที่สุดของเต่า ซึ่งเรียกกันว่ายูโนโทซอรัส แอฟริคานัส มีชีวิตอยู่เมื่อ 260 ล้านปีก่อน และแทบจะไม่เหมือนกับเต่ายุคปัจจุบัน แต่ซี่โครงของมันมีความแบนและกว้าง ซึ่งทำหน้าที่ยึดกล้ามเนื้อขาหน้า อันทรงพลังของมันไว้ มีความเป็นไปได้ที่ยูโนโทซอรัส จะเป็นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในโพรง และขุดหลุมใช้ชีวิตอยู่ทางตอนใต้ ของแอฟริกาในปัจจุบัน
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.
โอดอนทิเคลิส เซมิเทสทิเซียแสดงให้เห็นถึง วิวัฒนาการอีกขั้นหนึ่งของเต่า โดยมีทั้งซี่โครงหนาแบบยูโนโทซอรัส และแผ่นกระดูกที่ป้องกันส่วนท้อง หลักฐานจากฟอสซิลชิ้นแรกที่มีกระดอง ทั้งบนและล่างเช่นเดียวกับเต่ายุคปัจจุบัน มีอายุราว 210 ล้านปี และเป็นของสายพันธุ์ที่ชื่อว่า โพรกาโนเคลิส ควินสเตดี ซึ่งมีกระดูกซี่โครงที่ผสานกัน โพรกาโนเคลิสเคลื่อนไหวได้ทั้งในน้ำและบนบก มันหดหัวเข้าไปในกระดอง เหมือนเต่ายุคปัจจุบันไม่ได้ แต่มีเงี่ยงที่คอสำหรับป้องกันตัว
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.
กระดองเต่ายุคปัจจุบัน มีความหลากหลายไม่แพ้สายพันธุ์เต่าเลย เต่าทะเลจะมีกระดองที่แบน และเบากว่าเพื่อให้ว่ายน้ำได้ง่าย ในขณะเดียวกัน เต่าที่อยู่บนบก จะมีกระดองทรงกลมสูง ซึ่งทำให้ดิ้นหลุดจากสัตว์นักล่าได้ และช่วยให้มันพลิกตัว กลับมายืนได้หากหงายหลัง กระดองของเต่ามะเฟืองและตะพาบ จะไม่มีกระดูกที่ก่อตัวเป็นวงแหวน รอบขอบกระดองส่วนบน หรือสคิวต์แข็งๆ ที่ปกคลุมกระดอง พวกมันจึงลอดผ่านช่องแคบได้ง่ายกว่า