sexta-feira, abril 17, 2020

The different groups of Lissamphibia – Part 1


The different groups of Lissamphibia – Part 1



As exposed in the previous article, lissamphibians, or modern amphibians, is a monophyletic clade including four groups: Albanerpetontidae, Apoda, Salientita, and Urodela. Let have a focus on the two least known: the mysterious apods and the cute albanerpetontids!

I)              Albanerpetontidae

Figure 1: Representation of an albanerpetontid (credits: nix).
Probably the least known clade among lissamphibians, mostly because it is extinct (and therefore not truly “modern”), but also because its position within Lissamphibia or as a sister-group is still open to debate (Matsumoto and Evans, 2018). Albanerpetontids constitute a small group of amphibians, salamander-like forms, that occurred from the Middle Jurassic to the Late Pliocene (Gardner et al., 2003; Venczel and Gardner, 2005; Delfino and Sala, 2007).
Albanerpetontid are found either in vertebrate microfossil assemblage, in fissure fills, or in floodplain deposits. The fossil record is mostly located in Laurasia, the supercontinent grouping North America, Europe, an Asia, although one occurrence is from the Early Cretaceous of Morocco. Up to date, 5 genera and 13 species have been described, and more material has been attributed to undetermined genera or species. However, some of these descriptions may require a revision, since the phylogeny of this group retains some issues.
Figure 2: Cladogram of Albanerpetontidae, with their time and geographical range.
One of the major problems with albanerpetontid lies in their material mostly biased toward fragmented and isolated elements. However, despite this issue, Albanerpetontids are characterized by a small set of synapomorphies easily recognizable:
1.     the fused and dorsally ornamented frontal;
2.     the “mortise and tenon” interdentary joint, where right and jaw dentary symphysis bear an interdigitating joint;
3.     the amniote-like atlas-axis complex involving a tripartite facet;
4.     the chisel-shaped, non-pedicellate, tricuspid teeth.
Very few complete specimens are available (McGowan and Evans, 1995), which befog their identification and study for systematics, especially in the Mesozoic period. Indeed, as it can be hard to recognize, the post-cranial skeleton bears very few characteristics and it is not included in systematics analyses. Furthermore, fused frontals are not only a synapomorphy of the group, but they can also be used as diagnostic features to segregate the different species.
Figure 3: Frontals from different genera of albanerpetontids (from Matsumoto and Evans, 2018)
Their morphology would suggest their fossorial ecology (Estes and Hoffstetter, 1976). They supposedly lived in humid soil near freshwater ponds, where the skull would be used as a ram or a shovel, feeding on arthropods with tough chitinous shell (Wiechmann, 2000), thanks to the shearing bite allowed by their dentition (Gardner, 2001).
However, albanerpetontids constitute one major group of microvertebrates from the Late Jurassic of Portugal. Indeed, they represent one of the most abundant taxa in Guimarota mine, with thousands of remains recovered, but hundreds have also been found in the Lourinhã Formation (Wiechmann, 2003; Guillaume et al., 2019), and they are now under description.

II)            Apoda

Figure 4: Representation of an apod (credits: Manimalworld).
Another poorly known amphibian clade outside herpetology. They are a small group of vermiform animals that occurred in the Early Jurassic. One of their difficulties lies in the scarcity of their fossil record, especially for the Mesozoic period (Jenkins and Walsh, 1993; Evans and Sigogneau‐Russell, 2001; Jenkins et al., 2007). The known species fit poorly within the modern clades, which require the use of molecular data to understand their evolutionary pattern (Roelants et al., 2007; Zhang and Wake, 2009; Wilkinson et al., 2011; Schoch, 2014).
Figure 5: Cladogram of Apoda, with the occurrence of some noticeable fossil species.
Due to their highly specialize morphology, apods share a unique set of synapomorphies:
1.     the trunk greatly elongated, exhibiting an increase of presacral vertebrae, ranging from 95 to 285;
2.     as a consequence, and as other vertebrates with similar adaptation, lungs are asymmetric, the right one being the larger;
3.     the skin is segmented with primary and secondary rings, the former correlating with myosepta;
4.     male individuals display a phallodeum, an unpaired, intromittent organ formed by a projected portion of the cloaca;
5.     the absence of limbs and girdles in all extant and extinct species, with the unique exception of Eocaecilia, the most basal taxon;
6.     the short tail skeleton, which can be even lost in some species;
7.     the presence of a massive skull, weakly fenestrate or entirely closed, with solid fusion of the different bones;
8.     as a consequence, eyes are largely reduced, or can even be covered by dermal bones in some species;
9.     the presence of a tentacular organ between the eye and the nose, used a chemosensory.
The extant groups have a tropical distribution, and molecular analyses suggest their dispersal road may be linked to the breaking of Gondwana during the Cretaceous (Zhang and Wake, 2009). However, the early radiation should have occurred before the breaking of Pangea (Roelants et al., 2007; Wilkinson et al., 2011). As reflected by their skull morphology, they are fossorial and nocturnal animals. They live mostly in the topsoil layers and occupy a full range of environment: decaying plant material, humus, wet mud of riverbanks, or fully aquatic habitats. They usually feed on earthworms and arthropods (beetles and termites), but the biggest species can also prey on lizards, snakes, and even small birds!
Figure 6: Geographic distribution of extant apods.
Nowadays, no apods are living in Portugal and unfortunately, none have been found in the fossil record neither. However, if we are not focusing on them in Lourinhã, it does not mean they should be forgotten! We still have a lot to learn about them, especially since recent studies may suggest a different path in their evolution (Pardo et al., 2017), and we will go back on this when we talk on the origin of Lissamphibia.

Next time, we will see the Batrachia, the clade that groups both Salientia and Urodela, the best-known amphibians. Until then, stay home and be safe!

Bibliography
Delfino, M., and B. Sala. 2007. Late Pliocene Albanerpetontidae (Lissamphibia) from Italy. Journal of Vertebrate Paleontology 27:716–719.
Estes, R., and R. Hoffstetter. 1976. Les Urodèles du Miocène de La Grive-Saint-Alban (Isère, France). Bulletin Du Muséum National d’Histoire Naturelle, 3e Série 398:297–343.
Evans, S. E., and D. Sigogneau‐Russell. 2001. A stem-group caecilian (Lissamphibia: Gymnophiona) from the Lower Cretaceous of North Africa. Palaeontology 44:259–273.
Gardner, J., S. Evans, and D. Sigogneau-Russel. 2003. New albanerpetontid amphibians from the Early Cretaceous of Morocco and Middle Jurassic of England. Acta Paleontologica Polonica 48:301–319.
Gardner, J. D. 2001. Monophyly and affinities of albanerpetontid amphibians (Temnospondyli; Lissamphibia). Zoological Journal of the Linnean Society 131:309–352.
Guillaume, A. R. D., M. Moreno-Azanza, and O. Mateus. 2019. New lissamphibian material from the Lourinhã Formation (Late Jurassic, Portugal). Abstract of Papers Society of Vertebrate Paleontology 79th Annual Meeting 112.
Jenkins, F. A., D. M. Walsh, and R. L. Carroll. 2007. Anatomy of Eocaecilia micropodia, a limbed caecilian of the Early Jurassic. Bulletin of the Museum of Comparative Zoology 158:285–365.
Jenkins, P. A., and D. M. Walsh. 1993. An Early Jurassic caecilian with limbs. Nature 365:246–250.
Matsumoto, R., and S. E. Evans. 2018. The first record of albanerpetontid amphibians (Amphibia: Albanerpetontidae) from East Asia. PloS One 13:e0189767.
McGowan, G., and S. Evans. 1995. Albanerpetontid amphibians from the Cretaceous of Spain. Nature 373:143–145.
Pardo, J. D., B. J. Small, and A. K. Huttenlocker. 2017. Stem caecilian from the Triassic of Colorado sheds light on the origins of Lissamphibia. Proceedings of the National Academy of Sciences 114:E5389–E5395.
Roelants, K., D. J. Gower, M. Wilkinson, S. P. Loader, S. D. Biju, K. Guillaume, L. Moriau, and F. Bossuyt. 2007. Global patterns of diversification in the history of modern amphibians. Proceedings of the National Academy of Sciences 104:887–892.
Schoch, R. R. 2014. Amphibian Evolution: The Life of Early Land Vertebrates. John Wiley & Sons, Oxford, 276 pp.
Venczel, M., and J. D. Gardner. 2005. The geologically youngest albanerpetontid amphibian, from the lower Pliocene of Hungary. Palaeontology 48:1273–1300.
Wiechmann, M. F. 2000. The albanerpetontids from the Guimarota mine; pp. 51–54 in Guimarota: a Jurassic ecosystem. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, Munich.
Wiechmann, M. F. 2003. Albanerpetontidae (Lissamphibia) aus dem Mesozoikum der Iberischen Halbinsel und dem Neogen von Süddeutschland. Doctoral dissertation, Freie Universität Berlin, Berlin pp.
Wilkinson, M., D. San Mauro, E. Sherratt, and D. J. Gower. 2011. A nine-family classification of caecilians (Amphibia: Gymnophiona). Zootaxa 2874:41–64.
Zhang, P., and M. H. Wake. 2009. A mitogenomic perspective on the phylogeny and biogeography of living caecilians (Amphibia: Gymnophiona). Molecular Phylogenetics and Evolution 53:479–491.


quarta-feira, abril 08, 2020

Dracopelta zbyszewskii, o dragão couraçado português


No seguimento do post do passado dia 28 de Fevereiro, venho agora abordar com um pouco mais de detalhe o único anquilossauro português conhecido, o Dracopelta zbyszewskii Galton 1980. Este dinossauro tem uma história interessante e até algo confusa, começando desde logo pela sua proveniência, como veremos adiante.

Em 1980, o paleontólogo britânico Peter Galton, durante uma visita aos Serviços Geológicos de Portugal, é recebido por Georges Zbyszewskii, geólogo francês de origem russa estabelecido em Portugal, responsável pela cartografia geológica de Portugal e um dos mais prolíficos geólogos e paleontólogos do século XX em Portugal, que o encoraja a estudar, entre outros, fósseis de um dinossauro couraçado que se encontravam nas colecções dos Serviços Geológicos (actualmente o Laboratório Nacional de Energia e Geologia), que seria baptizado nesse mesmo ano como Dracopelta zbyszewskii. O nome científico é uma composição de “draco", do Latim "dragão", "pelta", do Latim "escudo", alusivo um pequeno escudo utilizado por soldados da Grécia Antiga, e "zbyszewskii", em homenagem a Georges Zbyszewskii, que foi também o responsável pela escavação, recolha e preparação do espécime (Galton, 1980; Pereda-Superbiola et al., 2005).
Peter Galton. Fonte: Octávio Mateus.

Georges Zbyszewski. Fonte: LNEG.

Apesar de descrito em 1980, o espécime foi descoberto, segundo Pereda-Superbiola et al. (2005), algures entre o fim de 1963 e o início de 1964, durante a construção de uma estrada, próximo de Ribamar (Galton, 1980). Na verdade, a descoberta terá ocorrido uns anos antes, por volta de 1958/59, já que, segundo Manupella (Mateus, 2005, verbatim Junho de 2002), em 1962 o espécime já estaria a ser preparado. No entanto, a localização exacta da descoberta foi alvo de debate durante décadas. Isto deveu-se ao facto de existirem duas povoações denominadas Ribamar na Região Oeste, separadas por cerca de 25 quilómetros, uma no concelho de Mafra e outra no concelho da Lourinhã. A descrição inicial de Galton identifica a localização de proveniência do espécime (designada como localidade tipo) apenas como Ribamar na Costa Oeste, de rochas do Kimmeridgiano (Jurássico Superior). Apenas em 2005, com o trabalho de Pereda-Superbiola et al., é clarificada a localização precisa, como sendo perto da Praia do Sul, Assenta, Torres Vedras, e, como tal, mais próxima de Ribamar da Ericeira, Mafra, contrariamente ao que era assumido por Galton, que apontava Ribamar da Lourinhã, mais a Norte, como a localização do espécime. Uma das razões para esta confusão é a presença das mesmas rochas em ambos os locais, especificamente rochas da Formação da Lourinhã, com cerca de 150 milhões de anos. Recentemente, com trabalho de reconhecimento no terreno e tendo por base a informação já conhecida, foi possível redescobrir e revisitar a localidade original do espécime, hoje limitada a um pequeno afloramento na beira de uma estrada na zona da Assenta, Torres Vedras.

Mapa geológico regional com a localização do holótipo do D. zbyszewskii (Pereda-Superbiola et al., 2005).
A idade é um dos aspectos mais fascinantes deste anquilossauro. A sua ocorrência em rochas do Jurássico Superior, mais precisamente do topo da Formação da Lourinhã, e, portanto, do Titoniano superior, é extremamente rara a nível mundial para este grupo de dinossauros, conhecendo-se apenas mais dois taxa para esta altura, ambos dos Estados Unidos da América, da Formação de Morrison, contemporânea e equivalente geológico à Formação da Lourinhã (Mateus, 2006; Mateus et al., 2017), o Mymoorapelta maysi Kirkland & Carpenter 1994 e Gargoyleosaurus parkinorum Carpenter, Miles & Cloward 1998, o que levanta diversas questões paleobiogeográficas, nomeadamente a relação filogenética entre as formas norte-americanas e o D. zbyszewskii, e por sua vez, com outros anquilossauros mais tardios. 

Até recentemente (ver post), o holótipo (espécime de referência para uma dada espécie) de D. zbyszewskii era o anquilossauro mais completo da Europa para o Jurássico. Consiste num tórax parcial e articulado, composto por 13 vértebras dorsais e costelas associadas, bem como armadura dérmica ou osteodermes (Galton, 1980). A anatomia das vértebras e das costelas e principalmente a presença de 5 tipos diferentes de osteodermes (desde pequenas placas isoladas do tamanho de uma moeda a grandes placas laterais semi-triangulares) ao longo do tórax foram caracteres suficientes para concluir de que se tratava de um dinossauro novo até então desconhecido em Portugal e a classificação como um anquilossauro, um grupo cujo membro mais conhecido é o Ankylosaurus, do Cretácico Superior da América do Norte, caracterizado por uma armadura óssea que cobria todo o corpo e pela presença de uma maça na ponta da cauda.
Holótipo de Dracopelta zbyzewskii em exposição no Museu Geológico, em Lisboa. Foto: João Russo.

Em 2005, material adicional é descrito, desta vez um autopódio incompleto, isto é, a extremidade de um membro, com três dedos (II, III e IV) e três metapódios (correspondente a metacarpos ou metatarsos). Estes autores identificaram este material como uma possível mão direita, com base no número e anatomia das falanges presentes nos dedos, e confirmam o diagnóstico de Galton, 25 anos antes.
Autopódio de D. zbyszewskii (possível mão direita), em vista ventral. Da esquerda para a direita: dígitos II, III, e IV. Modificado de Pereda-Superbiola et al., 2005.

O aspecto mais fascinante e ao mesmo tempo mais desafiante deste dinossauro é a sua classificação taxonómica incerta e o seu posicionamento filogenético problemático relativamente a outros anquilossauros. Diversos autores consideraram-no ou como um nodosaurídeo (Nodosauridae é um dos principais ramos de anquilossauros, sem maça na cauda) (Galton, 1980, 1983; Vickaryous et al., 2004), como um polacantídeo incertae sedis, isto é, um polacantídeo de posicionamento incerto (Polacanthidae é um hipotético agrupamento de anquilossauros, adicionalmente aos consensuais Nodosauridae e Ankylosauridae; esta temática será abordada num post futuro), um Ankylosauria incertae sedis (Vickaryous et al., 2004; Pereda-Superbiola et al., 2005) ou mesmo nomen dubium, ou seja, o próprio nome científico é de atribuição duvidosa e, como tal, posto em causa (Carpenter, 2001).

Este problema filogenético levanta questões também do ponto de vista evolutivo, desconhecendo-se a relação com os anquilossauros mais derivados que prosperaram durante o Cretácico e entre as formas mais basais do grupo. O estudo detalhado em curso deste dinossauro, e de um novo esqueleto, mais completo e articulado, certamente ajudará a responder a estas questões e clarificar a evolução dos anquilossauros



Carpenter, K., Miles, C., and K. Cloward. 1998. Skull of a Jurassic ankylosaur (Dinosauria). Nature, 393: 782-783. https://www.nature.com/articles/31684

Carpenter, K. 2001. Phylogenetic analysis of the Ankylosauria; 455-483 in K. Carpenter (Ed.), The Armored Dinosaurs; Indiana University Press, Bloomington & Indianapolis, USA.

Galton, P. M. 1980. Partial skeleton of Dracopelta zbyszewskii n. gen. and n. sp., an ankylosaurian dinosaur from the Upper Jurassic of Portugal. Geobios 13: 825-837. https://doi.org/10.1016/S0016-6995(80)80081-7

Galton, P. M. 1983. Armored dinosaurs (Ornitischia: Ankylosauria) from the Middle and Upper Jurassic of Europe. Palaeontographica A, 182: 1-25.

Kirkland, J. I., and K. Carpenter. 1994. North America's first pre-Cretaceous ankylosaur (Dinosauria) from the Upper Jurassic Morrison Formation of Western Colorado. Brigham Young University Geology Studies, 40: 25-42. http://www.dinochecker.com/papers/Mymoorapelta-north-americas-first-pre-cretaceous-ankylosaur_Kirkland_et_al_1994.pdf

Pereda-Superbiola, X., Dantas, P., Galton, P. M., and J. L. Sanz. 2005. Autopodium of the holotype of Dracopelta zbyszewskii (Dinosauria, Ankylosauria) and its type horizon and locality (Upper Jurassic: Tithonian, western Portugal). Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie-Abhandlungen, 235(2): 175-196. https://www.schweizerbart.de/papers/njgpa/detail/235/82943/Autopodium_of_the_holotype_of_Dracopelta_zbyszewskii_Dinosauria_Ankylosauria_and_its_type_horizon_and_locality_Upper_Jurassic_Tithonian_western_Portugal

Vickaryous, M. K., Maryańska, T., & Weishampel, D. B. 2004. Ankylosauria. In: Weishampel, D. B., Dodson, P., & Osmólska, H., (eds.). The Dinosauria (Second Edition). University of California Press: Berkeley, 363-392.