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Nov 25, 2023

Variazione ontogenetica nel cranio di Stenopterygius quadriscissus con enfasi sullo sviluppo prenatale

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 1707 (2022) Citare questo articolo

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La disponibilità di un campione di grandi dimensioni proveniente da una gamma di stadi ontogenetici rende Stenopterygius quadriscissus un buon modello per studiare la variazione ontogenetica in un sauropside fossile. Abbiamo esaminato qualitativamente i cambiamenti ontogenetici pre e postnatali nel cranio di S. quadriscissus. La sequenza di ossificazione prenatale è simile a quella di altri diapsidi, mostrando un'ossificazione condrocranica ritardata rispetto al dermatocranio. Nel dermatocranio, l'area circumorbitale è più ossificata nelle prime fasi dello sviluppo rispetto ad altri elementi, in particolare quelli del tetto del cranio dove l'ossificazione è relativamente più debole negli stadi prenatali. Nel periodo perinatale tutti gli elementi cranici sono ossificati e molte articolazioni della sciarpa e dei gradini sono già chiuse. Proponiamo quattro stadi prenatali e tre postnatali in S. quadriscissus sulla base della relativa ossificazione, dimensione e caratteri cranici qualitativi appartenenti al giugale, parietale, frontale, pterigoideo e surangolare. Questi forniranno una base per determinare gli stadi ontogenetici in altri ittiosauri. Inoltre, le nostre osservazioni postnatali aiutano a perfezionare i caratteri ontogenetici per studi filogenetici. Infine abbiamo osservato che le suture antimeriche della linea mediana del tetto del cranio sono aperte nel periodo perinatale e che la fusione della linea mediana si manifesta solo nello stadio adulto. Ipotizziamo che la connessione lasca della linea mediana funzioni come una fontanella, limitando i potenziali danni durante la nascita.

L'ontogenesi è un fattore importante che controlla l'ossificazione e la morfologia. Nei diapsidi estinti, il piccolo numero di esemplari nella maggior parte dei taxa ostacola la valutazione della variazione ontogenetica. Tuttavia, la valutazione ontogenetica è necessaria per comprendere la paleobiologia e affinare i caratteri filogenetici. Alcune specie preservano un’ampia gamma di stadi ontogenetici, il che le rende fondamentali nello studio dell’evoluzione dello sviluppo nei cladi estinti. Uno di questi è l'ittiosauro parvipelviano Stenopterygius quadriscissus. Come tutti gli ittiosauri S. quadriscissus è viviparo e sono stati ritrovati molti individui gravidi di questo taxon che ci hanno permesso di studiarne lo sviluppo prenatale. Gli studi hanno esaminato l'allometria ontogenetica tra le principali regioni del corpo1 e l'apparente riduzione dell'altezza della corona del dente rispetto all'ontogenesi e al successivo edentulismo funzionale2, correlato alle differenze trofiche tra giovani e adulti3. Infine, la variazione ontogenetica in questa specie è stata valutata qualitativamente nella scatola cranica e negli arti, comprese l'ossificazione e l'integrazione4,5,6,7,8. Sono state osservate sostanziali differenze nell'arto anteriore tra giovani e adulti di S. quadriscissus nella forma della superficie articolare prossimale dell'omero, nella tessitura superficiale dell'omero, nella prevalenza di intagli degli elementi del bordo anteriore dell'arto e nella chiusura sutura tra i singoli elementi dell'arto4. Sono stati anche descritti un gradiente di ossificazione prossimale-distale negli arti anteriori e posteriori e un'ossificazione precoce negli elementi dei cingoli, con l'ossificazione di entrambe le cinture che precede gli arti e l'ossificazione della cintura pettorale che precede quella pelvica6. Nella scatola cranica sono stati osservati notevoli cambiamenti ontogenetici, ad esempio, nella dimensione e nella forma del perno basioccipitale, nella morfologia e dimensione relativa del forame dell'arteria carotide interna sul parabasisfenoide e nell'ampiezza dell'impronta dei canali semicircolari sul prootico5. In questo studio aggiungiamo alle attuali conoscenze sulla variazione ontogenetica di S. quadriscissus descrivendo i cambiamenti nella morfologia del cranio dermico, dell'apparato articolare e ioide. Inoltre, proponiamo 4 stadi ontogenetici prenatali e 3 postnatali sulla base dell'ossificazione cranica. Confrontiamo le morfologie con le ontogenesi dei taxa correlati e discutiamo se i caratteri basati sugli elementi discussi attualmente utilizzati nelle analisi filogenetiche sono ontogeneticamente variabili in S. quadriscissus. Ciò migliora la conoscenza dello sviluppo osteologico di Stenopterygius e affina la nostra comprensione della variabilità dei caratteri osteologici utilizzati nelle analisi cladistiche degli ittiosauromorfi. Proponiamo anche una terminologia per gli stadi ontogenetici della Neoittiosauria sia prenatale che postnatale basata sulla variazione ontogenetica nel cranio di S. quadriscissus.