Первое описание кожного панциря у змей.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6405 (2023) Цитировать эту статью

3289 Доступов

1 Цитаты

34 Альтметрика

Подробности о метриках

Остеодермы, также называемые кожным панцирем, часто играют роль в защите от хищников. Наличие остеодерм весьма неравномерно распределено в чешуйчатой ​​филогении и у змей они не обнаружены. В этом исследовании мы искали виды змей-кандидатов, которым будет полезна такая броня для защиты своего тела, уделяя особое внимание ископаемым видам с защитным хвостом. Мы исследовали морфологию хвоста 27 видов змей из разных семейств с помощью микрокомпьютерной томографии (мкКТ) и микрорентгенографии. Мы обнаружили кожный панцирь у четырех видов песчаных удавов (Erycidae), которые также имеют увеличенные и сильно модифицированные хвостовые позвонки. Это первое описание кожного панциря у змей. Реконструкции предкового состояния показали, что остеодермы, вероятно, эволюционировали один или несколько раз у Erycidae. Ни у одного другого исследованного вида змей остеодермы нами не обнаружены. Тем не менее, подобные структуры известны из несвязанных чешуйчатых клад, таких как геррозавриды и гекконы. Это подтверждает идею о глубокой гомологии развития. Мы выдвигаем гипотезу, что остеодермы защищают песчаных удавов как «бригандинные доспехи» средневековых воинов. Мы интерпретируем это как еще один компонент богатой защитной стратегии песчаных удавов.

У четвероногих имеется большое разнообразие покровных элементов, включая остеодермы, дермальные чешуйки и калькарную пластинку1. В то время как кожные чешуйки и калькарея довольно уникальны и типичны для гимнофионов2,3,4 и некоторых лягушек5,6,7, остеодермы являются общими для представителей большинства основных таксономических линий1. Остеодерма представляет собой структурную категорию минерализованных органов, включенных в дерму8,9. Литература изобилует регулярно используемыми синонимами, такими как дермальное окостенение, дермальная пластинка, кожный панцирь, остеоскут и щиток10,11,12,13,14. У большинства четвероногих остеодермы отсутствуют до взрослой жизни1,15, и об их развитии в ходе онтогенеза известно очень мало16,17.

Остеодермы были обнаружены у стволовых четвероногих18,19, амфибий20, лепидозавров21,22, архозавров11,23,24 и некоторых синапсидов25,26,27. Хотя дермальное окостенение таксономически широко распространено, его специфическое филогенетическое распределение по линиям весьма неравномерно. Попытки реконструировать эволюцию окостенения дермы привели к противоречивым сценариям. Идея конвергентной эволюции остеодерм, выдвинутая у амниот28, недавно была заменена гипотезой глубокой гомологии. В нем утверждается, что четвероногие обладают плезиоморфной скрытой способностью (генетической, клеточной, онтогенетической и структурной) формировать такие структуры11,25,29.

Остеодермы были обнаружены у представителей большинства основных линий лепидозавров29,30,31, например, у Sphenodontidae32, Gekkota22,33,34, Scincoidea35, Lacertoidea36, Anguimorpha21,37,38,39 и Iguania40 sensu41. В некоторых семействах остеодермы широко распространены, например, у кордилид, геррозаврид, сцинцидов и ангвидов42,43. С другой стороны, у Iguania или Gekkotans только несколько видов из сотен имеют хорошо развитые остеодермы29. Неоднократно сообщалось, что они отсутствуют у всех змей, амфисбенов, дибамид, тейид и гимнофтальмид1,29. Подробное картирование наличия/отсутствия остеодерм на филогенетическом дереве чешуек см. в обзоре Уильямс и ее коллег29.

Оссификация кожи у чешуевидных рептилий была горячей темой в последнее десятилетие, поскольку развитие и доступность оборудования для микрокомпьютерной томографии (мкКТ) облегчили изучение этого явления14. Неинвазивность микроКТ позволяет легко исследовать сотни музейных образцов и окаменелостей, а также проверять конкретные гипотезы44,45,46,47,48. Кроме того, протоколы in vivo13 позволяют проводить продольные исследования с повторными измерениями на живых мелких животных49. Расширяя знания о наличии остеодерм в чешуйках, мы можем предположить об их функции. Поскольку остеодермы в основном расположены на голове и дорсальной поверхности тела30,42, наиболее широко распространенная гипотеза о функции кожного панциря состоит в том, что он служит для защиты22,40. Тем не менее, остеодермы могут способствовать множеству других функций, таких как передвижение50, терморегуляция44,51 и накопление кальция52.