Morphology of the tapir forelimb: anatomy, function and implications for perissodactyl locomotor evolution

Datum: 25 april 2019

Locatie: Campus Drie Eiken, O.04 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk (route: UAntwerpen, Campus Drie Eiken)

Tijdstip: 17 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Biologie

Promovendus: Jamie MacLaren

Promotor: Sandra Nauwelaerts, Peter Aerts

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Jamie MacLaren - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

De vorm van de voorpoot bij zoogdieren is onlosmakelijk verbonden met de functionele eisen van de soort in kwestie. Zoogdieren die hun voorpoten gebruiken voor voortbeweging op de grond, bezitten een veelvoud aan voorpootvormen en -houdingen die zodanig aangepast zijn dat ze de basisfuncties van zwaartekrachtondersteuning, richtingsverandering, schokabsorptie en voortbeweging kunnen vervullen. Binnen de groep van de landzoogdieren heeft de voorpootvorm de grootste veranderingen ondergaan in de Perissodactylidae-familie Equidae (paarden, zebra’s en ezels). De vroegste paardachtigen waren kleingebouwde bosbewoners met vier tenen (tetradactyl) die ongeveer 56 miljoen jaar geleden leefden. Doorheen de tijd zijn de ledematen van de paardachtigen gewijzigd d.m.v. een reductie in aantal tenen (van vier naar drie naar één), de verlenging van de distale elementen en het peziger worden van de distale spieren.

Deze aanpassingen zorgden uiteindelijk voor de evolutie naar het moderne ééntenige (monodactyl) genus Equus. Om inzicht te verschaffen in deze vermoedelijk adaptieve locomotorische transitie, gebruikt deze thesis een alternatieve benadering door de functionele morfologie van de voorpoot van een andere huidige Perissodactylidae familie te onderzoeken, namelijk de Tapiridae (tapirs), dewelke zowel bosbewonend als viertenig zijn gebleven. Door de beender- en spieranatomie van tapir voorpoten te kwantificeren ben ik in staat om functionele gelijkenissen te begrijpen tussen de voorpoten van de vroege viertenige Perissodactylidae en hun moderne tegenhangers.

Bovendien kunnen belangrijke veranderingen in osteologie en spierorganisatie worden geïdentificeerd gedurende de transitie van vier naar drie functionele tenen in de voorpoot van paardachtigen en verwanten. Om de morfologie te kwantificeren volgde ik een driedimensionale geometrische morfometrische aanpak, gebaseerd op laser surface scans. Daarnaast gebruikte ik ook morfometrische ratio’s zoals snelheid proxies, hefboom metingen, schattingen van de lichaamsmassa, fylogenetische vergelijkende methodes en kwantificatie van de spierarchitectuur. Zodoende kon ik een holistisch begrip verwerven van de functionele anatomie van de tapir voorpoot.

Deze thesis beschrijft interspecifieke variatie aanwezig in de voorpoot van de tapir kroongroep Tapirus, zowel tussen levende als uitgestorven soorten. Deze tot nu toe ongekende interspecifieke variatie suggereert: a) differentiële gewichtsverdeling over de vier tenen gedurende de voortbeweging, en b) dat het post-craniaal skelet van tapirs morfologische variatie vertoont onafhankelijk van grootte en fylogenetische verwantschappen. Ik toon ook aan dat tapirs een reeks morfologische kenmerken bezitten die wijzen op een functionele verandering gelijkaardig aan deze in paardachtigen en Palaeotheriidae uit het Eoceen (centraal geplaatste spina scapulae, extensie van de processus van het derde carpaal, verminderde flexie / verhoogde adductie en abductie van de vingerkootjes). Deze kenmerken geven aan dat de ondervoet van vroege drietenige (tridactyl) paardachtigen en Palaeotheriidae op een verschillende wijze interageerde met het substraat, en dat paardachtigen een sterke reductie in de stabiliteit van de ledematen hebben meegemaakt vroeg in de overgang van vier naar drie functionele tenen.

Door te kijken naar zowel de osteologische als musculaire kwantificatie van de tapir voorpoot is het mogelijk, en gerechtvaardigd, om besluiten te trekken over de evolutie van locomotie in paardachtigen. Deze thesis is de eerste geometrische kwantificatie van dergelijke data in een viertenige perissodactyl, en kan dienen als een aanloop voor verdere studies op de locomotorische functionele morfologie binnen de Perissodactyla.

 



Link: https://www.uantwerpen.be/wetenschappen