Comparação das duas primeiras vértebras pós-cranianas entre peixes osteichthyes (Actinopterygii e Sarcopterygii) e Chondrichthyes, e aplicação de modelos em pepakura para ensino e pesquisa de vertebrados

Orientador: Prof. Dr. Paulo de Tarso da Cunha Chaves

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Zoologia. Defesa : Curitiba, 28/06/2021

Inclui referências

Resumo: Tradicionalmente, para peixes é reconhecido apenas duas regiões vertebrais, uma pré-caudal e outra caudal e uma regionalização mais específica só é reconhecida para tetrápodes. Estudos recentes têm contestado essa visão apontando regionalizações vertebrais em peixes ósseos. Esses estudos morfológicos são contemplados com ilustrações anatômicas que se fazem necessárias para apresentar os resultados obtidos pelos pesquisadores. Entretanto, essas ilustrações limitam-se a bidimensionalidade, e mesmo a utilização de técnicas de preparo (diafanização, raio-x, radiografias, tomografia computadorizada, cortes histológicos) avançadas, a apresentação dos resultados é feita de forma limitada. Os avanços das técnicas de reconstruções 3D têm permitido estudos mais refinados e consequentemente uma melhor divulgação dos resultados. Tendo em vista a lacuna de conhecimento sobre a variação morfológica em vértebras de peixes, esse trabalho delimitou-se a estudar a variação morfológica das duas primeiras vértebras pós-craniais e teve como objetivo: verificar se nas vértebras da conexão crânio-coluna de peixes há elementos morfológicos que as aproximem das vértebras do complexo atlas-áxis de sarcopterígeos tetrápodes fósseis (Capítulo 1) e, confeccionar réplicas em escalas para apresentar os resultados obtidos que possam ser utilizadas como instrumento didático em aulas de Zoologia (Capítulo 2). Nossas análises contaram com 17 gêneros de peixes ósseos e quatro cartilaginosos, acessados junto aos pescadores do litoral de Paraná e Santa Catarina após serem preparados para comercialização; um sarcopterígeo fóssil e nove gêneros de tetrápodes basais fósseis, estes últimos acessados através da literatura. Os resultados obtidos no capítulo 1 mostram que as vértebras atlas e áxis de peixes ósseos possuem elementos morfológicos distintivos das demais vértebras e a semelhança morfológica com vértebras dos tetrápodes analisados. Essas constatações pavimentam o caminho para a proposição de uma regionalização vertebral mais especializada em peixes ósseos, principalmente uma região cervical; corroboram com estudos recentes que evidenciam que características morfológicas encontradas em tetrápodes já estavam presentes em peixes tetrapodomorfos e contribuem para o entendimento da evolução de um pescoço funcional. Testamos duas técnicas de reconstrução tridimensional, a fotogrametria e Pepakura e obtivemos como resultado réplicas das vértebras atlas e áxis de robalo-peva. Esses resultados evidenciam o grande potencial didático, em especial das réplicas em papel. A utilização de novas tecnologias e ferramentas devem estar na prática docente dos educadores, aqui em especial no ensino de Zoologia, nossas réplicas lançam as primeiras bases para a construção de diversos modelos biológicos a serem utilizados em aulas de Ciências e Biologia. Se implementadas e difundidas de maneira correta poderá ser criado pelos professores uma biblioteca de modelos virtuais e físicos disponíveis a toda comunidade.

Abstract: Traditionally, for fish, only two vertebral regions, one pre-caudal and one caudal, are recognized, and a more specific regionalization is only recognized for tetrapods. Recent studies have contested this view by pointing to vertebral regionalization in bony fish. These morphological studies are provided with anatomical illustrations which are necessary to present the results obtained by the researchers. However, these illustrations are limited to two dimensions, and even with the use of advanced preparation techniques (diaphanization, x-ray, radiographs, computed tomography, histological sections), the results are presented in a limited way. Advances in 3D reconstruction techniques have allowed for more refined studies and, consequently, better dissemination of results. In view of the knowledge gap on the morphological variation in fish vertebrae, this work was limited to studying the morphological variation of the first two post-cranial vertebrae and aimed to: verify whether in the vertebrae of the fish skull-column connection there are morphological elements that bring them closer to the vertebrae of the atlas-axis complex of fossil Tetrapod sarcopterigians (Chapter 1) and, make replicas on scales to present the results obtained that can be used as a didactic instrument in Zoology classes (Chapter 2). Our analyses included 17 genera of bony fishes and four cartilaginous fishes, accessed with fishermen from the coast of Paraná and Santa Catarina after being prepared for commercialization; one fossil sarcopterigeans and nine genera of fossil basal tetrapods, the latter accessed through literature. The results obtained in chapter 1 show that the atlas and axis vertebrae of bone fish have distinctive morphological elements from the other vertebrae and the morphological similarity with the vertebrae of the analyzed tetrapods. These findings pave the way for proposing a more specialized vertebral regionalization in bony fish, mainly a cervical region; corroborate with recent studies that show that morphological characteristics found in tetrapods were already present in tetrapodomorph fish and contribute to the understanding of the evolution of a functional neck. We tested two techniques of three-dimensional reconstruction, photogrammetry and Pepakura and produced replicas of atlas and axis sea bass vertebrae. These results show the great didactic potential, especially of paper replicas. The use/implementation of new technologies and tools should be included in the teaching practice of educators, and especially for the teaching of Zoology, our replicas lay a first basis for the construction of several biological models to be used in Science and Biology classes. If implemented and disseminated correctly, teachers can create a library of virtual and physical models available to the entire community.