Ontogenia dos ossos do esqueleto da tartaruga-da-amazônia Podocnemis expansa Schweigger, 1812 (Testudines, Podocnemididae) | Bone ontogeny of the cranium of the giant amazon river turtle podocnemis expansa schweigger, 1812 (testudines, podocnemididae)

CHAPTER 2: The freshwater turtle Podocnemis expansa is found all over the Amazon basin and appears in almost all of its tributaries. The vertebrate skeleton is composed of cartilage and bone and represents the cell product of three different embryonic lineages. The cranium is formed by cells of the neural crest. Knowledge of the biological criterion for the sequence of bone formation is of highest importance for the understanding of ontogeny. Thus, the purpose of the present study was to establish normal stages of the formation and ossification sequence of the bony elements of the cranium in P. expansa, in the different stages of pre and post natal development. Embryos and nestlings were collected as from the 18th day of natural incubation. Morphometics occurred and the embryos were submitted to the diaphanous (clearing) technique and coloring of the bones. Neurocranium: in stage 19 the basisphenoid and basioccipital present the ossification center; in stage 20 the supraoccipital and opisthotic, in stage 21 the exoccipital and only in stage 24 the prootic. Dermatocranium: the squamosal, pterygoid and maxilla are the first elements to begin the ossification process, which occurs in stage 16. But most of these bone elements present ossification centers in stage 17, they are: frontal, jugal, postorbital, parietal, premaxilla, prefrontal, followed by the palatine and quadratojugal in stage 19 and last of all the vomer in stage 25. The esplancnocranium quadrate, in stage 23. Ossification of the mandible and hyoid apparatus: as much the dentary, coronoid and the surangular present ossification centers in stage 16 and the branchial body I in stage 17. The sequence and synchronization of the ossification in P. expansa show similarities, as well as differences, when compared with other chelonian species. It is evident that more quantitative studies are necessary to document the natural variability of formation of the bones. CHAPTER 3: The scleral ossicles are small bony plates located in the eyeball of many vertebrates and differ in their morphology, development and position within different groups of vertebrates. With the objective of investigating the development, number form and disposition of the scleral ossicles, in Podocnemis expansa 15 embryos were collected, as from the 18th day of natural incubation and 16 adult specimens, belonging to the LAPAS, from which the eyeballs were removed.The embryos and the eyeballs were submitted to the diafanization (Clearing) technique and coloration of the bones. On found out that the scleral ossicles, in Testudines species, have a square form, vary from 10 to 13 with 11,25 ± 0,93 and 11,43 ± 0,81, in the right eye and in the left eye, respectively, and they occupy a set position close to the front border of the sclera. The ossicles develop in an intramembranous form and begin to present ossification centers in stage 21, with ten ossification centers in the right eye and eight in the left eye. In stage 23, all ossicles of the sclerotic ring increase in length and approach the adjacent ossicles, forming a ring. In stage 26 the scleral ossicles have already presented themselves in the definitive disposition. CHAPTER 4: With the objective of investigating the formation sequence of the bony elements which form the spine, in the different stages of pre and post natal development in Podocnemis expansa, embryos and nestlings were collected, as from the 18th day of natural incubation. Morphometrics occurred and the embryos and nestlings were submitted to the diafanization and coloration technique of the bones and cartilages. The P. expansa spine comprises eight cervical vertebras, ten back vertebras, two sacral vertebras and twenty tale vertebras. In stage 15 the vertebras are still constituted by cartilage. In stage 17 the cartilage begins to be substituted by bone, and this takes place in the cranium-tail direction. In stage 19 all the back vertebras present ossification centers, as well as the two sacral vertebras. As from stage 20 the tail vertebras begin to present ossification centers. CHAPTER 5: Brazil has the richest fauna in all of Central and South America, but most of the information about reptiles is still incomplete. Podocnemis expansa, known popularly as the giant Amazon river turtle, is widely distributed through the basin of the Amazon and its tributaries. To investigate the sequence of the formation of the bone elements comprising the carapace in the various stages of pre- and postnatal development in P. expansa, embryos and newborns were collected, starting from the 18th day of natural incubation. Biometric measurements were taken and the embryos were subjected to the clearing technique and to bone and cartilage staining. The carapace is composed of 8 pairs of costal bones, 11pairs ribs, 7 neural bones, 11 pairs of peripheral bones, 1 nuchal bone that is part of the cranial portion of the carapace, 1 suprapigal bone, and 1 pigal bone that forms the caudal part of the carapace. In stage 16, ossification centers are present in the first seven pairs of ribs. In stage 17, the last pair of ribs begins to ossify. The bone expansions in the more cranial ribs begin in stage 19. The neural bones begin to ossify in stage 20, followed by the nuchal bone in stage 21. The first pair of peripheral bones presents ossification centers in stage 23, while the ossification process in the suprapigal and pigal scutes begins in stage 26. The bones that form the rigid armor of the carapace only begin to come together 46 days after hatching. CHAPTER 6: The Podocnemis expansa is known popularly as the giant Amazon river turtle and is considered one of the wild species more exploited most in zoo technology. With the objective of investigating the formation sequence of the bony elements which form the plastron/breastplate, in the different pre and post natal development stages, embryos and nestlings were collected, as from the 18th day of natural incubation. Morphometrics occurred and the embryos and nestlings were submitted to the diafanization and coloration technique of bones and cartilages. The epiplastron, endoplastron, hioplastron, hipoplastron, xifiplastron and the mesoplastron bones form the breastplate of these turtles. In stage 16 ossification centers are observed in the great majority of the breastplate bones. With regard to the retention of the alizarin the sequence is: first the hioplastron and the hipoplastron, then the endoplastron, followed by the xifiplastron and lastly the mesoplastron. The epiplastron bone showns itself with ossification center in stage 20 only. All these elements have independent ossification centers and they join together later. The closing of the breastplate only takes place seven months after hatching. CHAPTER 7: With the objective of investigating the sequence of bone formation of the breast bone and thoracic member, in the different stages of development be they pre or post natal Podocnemis expansa, embryos and newly born nestlings were collected, as from the 18th day of natural incubation. Morphometrics occurred and the embryos and nestlings were submitted to the diafanization and coloration technique of bones and cartilages. The arm skeleton (stylopodium) is composed by the humerus bone and the forearm skeleton (zeugopodium) consists of two bones, the ulna and the radius. The hand skeleton (autopodium) is formed by the following bones: carpus ulnare (UC), carpus central 2 (C2), carpus central 3 (C3), distal carpus bones (DCI, DCII, DCIII, DCIV and DCV), carpus pisiform (PC), intermediate carpus bone (IC), 5 metacarpus bones (MCI, MCII, MCIII, MCIV and MCV) and 14 phalanges, two in the first finger and three in each one of the other fingers, whose phalanx formula is 2:3:3:3:3. In stage 19, the scapula, the acromion and coracoid process already show ossification centers. In stage 16, ossification centers were observed in the humerus bone, followed by the ulna bone and, finally, the radius bone. In stage 23, the IC presents an ossification center, in stage 24, the whole distal row presented ossification centers, except for DC V. Still in that stage ossification centers were also verified in UC, CII and CIII. Only DCV showed ossification centers at the beginning of stage 25. PC is only seen 40 days after hatching. Retention of the stain in the metacarpi occurs in the following order: M III > M II = M IV > M I > M V. In stage 20, it is evident that, in all the metacarpi, the ossification centers progress in the direction of the epiphyses. The sequence of stain retention in the distal phalanges (DP) occurs in the order: DP III > DP II > DP IV > DP I > DP V. In the medial phalanges (MP), the stain retention sequence is: MP III > MP IV > MP II > MP V. Lastly, the proximal phalanges (PP) retain staining in the following sequence: PP I > PP III > PP IV > PP II > PP V. The differences and similarities in the synchronization of ossification of Podocnemis expansa and comparable species are evident. Thus, there is no osteogenetic pattern common to all chelonians, due to variations in the initial site of bone formation and the sequence of ossification. CHAPTER 8: With objective of investigating the sequence of bone formation of the pelvic girdle and pelvic members, in the different stages of pre and post-natal development in Podocnemis expansa, embryos and nestlings, as from the 18th day of natural incubation, were collected. Morphometrics took place and the embryos were submitted to the diafanization technique with coloration of bones and cartilages. The stylopodium area is composed by the femur bone, the zeugopodim consists of two bones, tibia and fibula and the autopodium is formed by the following bones: intermedium of tarso (IT), fibulare of tarso (FT), centrale of tarso (CT), distal bones of tarso (DTI, DTII, DT III and DTIV), 5 metatarsos (MtI, MtII, MtIII, MtIV and MtV) and 14 phalanges, two in the fifth finger and three in each one of the other fingers, whose phalange formula is 3:3:3:3:2. In stage 16 the femur, tibia and fibula present ossification centers in the diaphysis progressing from the epiphysis. In stage 19, the bones of the pelvic waist line show ossification centers. In the tarsal bones the DT I is the first to present ossification centers, at the beginning of stage 24, proceeding with IT, later CT and DT II at the end of stage 24, DT III and DT IV in stage 25. FT shows ossification center in the last embryonic stage, which is stage 26. Retention of the stain in the metatarsal occurs in the following order: M III > M II = M IV > M V > M I. In stage 20, it is evident that, in all the metatarsal, the ossification centers progress in the direction of the epiphyses. The sequence of stain retention in the distal phalanges (DP) occurs in the order: DP V > DP IV > DP III > DP II >DP I. In the medial phalanges (MP), the stain retention sequence is: MP III > MP IV > MP II > MP I. Lastly, the proximal phalanges (PP) retain staining in the following sequence: PP V > PP I > PP II > PP III > PP IV. The differences and similarities in the synchronization of ossification of Podocnemis expansa and comparable species are evident. Thus, there is no osteogenetic pattern common to all chelonians, due to variations in the initial site of bone formation and the sequence of ossification.

Universidade Federal de Uberlândia

Mestre em Ciências Veterinárias

CAPITULO 2: O cágado Podocnemis expansa está distribuído pela bacia amazônica e ocorre em quase todos os seus afluentes. O esqueleto dos vertebrados é composto de cartilagem e osso e representa o produto de células de três linhagens embrionárias distintas. O crânio é formado por células da crista neural. O conhecimento do critério biológico para a seqüência de formação óssea é de suma importância para o entendimento da ontogenia. Assim, o propósito do presente estudo foi estabelecer etapas normais da formação da seqüência de ossificação dos elementos ósseos do crânio em P. expansa, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal. Coletaram-se embriões a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se morfometria e os embriões foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos. Neurocrânio: no estágio 19 o basisfenóide e o basioccipital apresentam centro de ossificação; no estágio 20 o supra-occipital e o opistótico, no estágio 21 o exoccipital e somente no estágio 24 o proótico. Dermatocrânio: o esquamosal, o pterigóide e a maxila são os primeiros elementos a iniciar o processo de ossificação, isso ocorre no estágio 16. Mas a maioria desses elementos ósseos apresenta centros de ossificação no estágio 17, são eles: frontal, jugal, pós-orbital, parietal, pré-maxila, pré-frontal, seguido do palatino e quadradojugal no estágio 19 e por último o vômer no estágio 25. O osso quadrado do esplancnocrânio, no estágio 23. Ossificação da mandíbula e aparelho hióide: tanto o dentário, coronóide e o supra-angular apresentam centros de ossificação no estágio 16 e o corpo branquial I no estágio 17. A seqüência e a sincronização da ossificação em P. expansa exibem similaridades, bem como diferenças, quando comparada com outras espécies de Testudines. Fica evidente que mais estudos quantitativos são necessários para documentar a variabilidade natural de formação dos ossos. CAPITULO 3: Os ossículos da esclera são pequenas placas ósseas localizadas no globo ocular de muitos vertebrados e diferem em sua morfologia, desenvolvimento e posição dentro de diferentes grupos de vertebrados. Com objetivo de investigar o desenvolvimento, o número, a forma e a disposição dos ossículos da esclera, em Podocnemis expansa coletou-se 15 embriões, a partir do 18º dia de incubação natural e 16 espécimes adultos, pertencentes ao acervo do LAPAS, dos quais foram removidos os globos oculares. Os embriões e os globos oculares foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos. Apurou-se que os ossículos da esclera, nessa espécie de Testudines, possuem forma quadrangular, variam de 10 a 13 com 11,25 ± 0,93 e 11,43 ± 0,81, no olho direito e no olho esquerdo, respectivamente, e ocupam posição fixa, próximos à borda anterior da esclera. Os ossículos se desenvolvem de forma intramembranosa e começam a apresentar centros de ossificação no estágio 21, com dez centros de ossificação no olho direito e oito no olho esquerdo. No estágio 23, todos os ossículos do anel esclerótico aumentam em comprimento e se aproximam dos ossículos adjacentes, formando um anel. No estágio 26 os ossículos da esclera já se apresentam na disposição definitiva. CAPITULO 4: Com objetivo de se investigar a seqüência de formação dos elementos ósseos que formam a coluna vertebral, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal em Podocnemis expansa, coletaram-se embriões e filhotes, a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se morfometria e os embriões e filhotes foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos e cartilagens. A coluna vertebral de P. expansa compreende oito vértebras cervicais, dez vértebras costais, duas vértebras sacrais e vinte vértebras caudais. No estágio 15 as vértebras ainda são constituídas por cartilagem. No estágio 17 a cartilagem começa a ser substituída por osso, e ocorre no sentido crânio-caudal. No estágio 19 todas as vértebras costais apresentam centros de ossificação, além das duas vértebras sacrais. A partir do estágio 20 as vértebras caudais começam a apresentar centros de ossificação. CAPITULO 5: O Brasil tem a fauna mais rica de toda a América Central e do Sul, mas a maioria das informações sobre répteis é ainda preliminar. A Podocnemis expansa, conhecida popularmente como tartaruga-da-amazônia, é largamente distribuída pela bacia amazônica e seus afluentes. Com objetivo de investigar a seqüência de formação dos elementos ósseos que formam a carapaça, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal, em P. expansa coletaram-se embriões e filhotes recém-nascidos, a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se morfometria e os embriões foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos e cartilagens. A carapaça é composta por 8 pares de ossos costais, 11 pares de costelas, 7 ossos neurais, onze pares de ossos periféricos, 1 osso nucal que forma a parte cranial da carapaça, 1 osso supra-pigal e 1 osso pigal que forma a parte caudal da carapaça. No estagio 16 estão presentes centros de ossificação do segundo ao sétimo par de costelas. No estágio 19, iniciam-se expansões ósseas nas costelas mais craniais. Os ossos neurais começam a se ossificar no estágio 20, seguindo do osso nucal no estagio 21. No estágio 23 o primeiro par de ossos periféricos apresentam centros de ossificação. No estágio 26, os ossos supra-pigal e o pigal iniciam o processo de ossificação. A aproximação dos ossos que formam a armadura rígida da carapaça, só ocorre depois de 46 dias da eclosão. CAPITULO 6: A Podocnemis expansa é conhecida popularmente como tartaruga-da- Amazônia e é considerada uma das espécies selvagens mais exploradas zootecnicamente. Com objetivo de se investigar a seqüência de formação dos elementos ósseos que formam o plastrão, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal, coletaram-se embriões e filhotes, a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se biometria e os embriões e filhotes foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos e cartilagens. Os ossos epiplastrão, endoplastrão, hioplastrão, hipoplastrão, xifiplastrão e o mesoplastrão formam o plastrão desse testudines. No estágio 16 observam-se centros de ossificação na grande maioria dos ossos do plastrão. De acordo com a retenção do corante alizarina a seqüência é: primeiro o hioplastrão e o hipoplastrão, depois o endoplastrão, seguido do xifiplastrão e por último o mesoplastrão. O osso epiplastrão mostra-se com centro de ossificação apenas no estágio 20. Todos esses elementos possuem centros de ossificação independentes e se unem posteriormente. O fechamento do plastrão só ocorre depois de sete meses após a eclosão. CAPITULO 7: Com objetivo de investigar a seqüência de formação dos ossos da cintura peitoral e do membro torácico, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal em Podocnemis expansa, coletou-se embriões e filhotes recémnascidos, a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se biometria e os embriões e filhotes foram submetidos à técnica de diafanização e coloração dos ossos e cartilagens. O esqueleto do braço (estilopódio) é composto pelo osso úmero e o esqueleto do antebraço (zeugopódio) compreende dois ossos, a ulna e o rádio. O esqueleto da mão (autopódio) é formado pelos ossos: ulnar do carpo (UC), central do carpo 2 (C2), central do carpo 3 (C3), ossos distais do carpo (DCI, DCII, DCIII, DCIV e DCV), pisiforme do carpo (PC), osso intermédio do carpo (IC), 5 ossos metacarpos (MCI, MCII, MCIII, MCIV e MCV) e 14 falanges, duas no primeiro dedo e três em cada um dos demais dedos, cuja fórmula falângica é 2:3:3:3:3. No estágio 19, a escápula, o processo acromial e o coracóide já mostram centros de ossificação. No estágio 16, observaram-se centros de ossificação no osso úmero, seguido pelo osso ulna e, finalmente, o osso rádio. No estágio 23, o IC apresenta centro de ossificação, no estágio 24, toda a fileira distal do carpo apresentou centros de ossificação, exceto do DC V. Ainda nesse estágio também se verificaram centros de ossificação nos UC, CII e CIII. O DCV só mostrou centros de ossificação no início do estágio 25. O PC somente é visto 40 dias após a eclosão. A retenção do corante nos metacarpos ocorre na seguinte ordem: MCIII > MCII = MCIV > MCI > MCV. No estágio 20 torna-se evidente que, em todos os metacarpos, os centros de ossificação progridem em direção às epífises. A seqüência de retenção de corante nas falanges distais (FD) ocorre na ordem: FD III > FD II > FD IV > FD I > FD V. Nas falanges médias (FM): FM III > FM IV > FM II > FM V. E, finalmente, nas falanges proximais (FP): FP I > FP III > FP IV > FP II > FP V. Diferenças e semelhanças na sincronização de ossificação são evidentes entre Podocnemis expansa e as espécies comparadas. Assim, não existe um padrão de osteogênese para todos os Testudines, devido à variação do local inicial de formação óssea e da seqüência de ossificação. CAPITULO 8: Com objetivo de investigar a seqüência de formação óssea da cintura pelvina e dos membros pelvinos, nos diferentes estágios de desenvolvimento pré e pós-natal em Podocnemis expansa, coletou-se embriões e filhotes, a partir do 18º dia de incubação natural. Efetuou-se biometria e os embriões foram submetidos à técnica de diafanização com coloração dos ossos e cartilagens. A região do estilopódio é composta pelo osso fêmur, o zeugopódio compreende dois ossos, tíbia e fíbula e o autopódio é formado pelos ossos: intermédio do tarso (IT), fibular do tarso (FT), central do tarso (CT), distais do tarso (DTI, DTII, DT III e DTIV), 5 metatarsos (MtI, MtII, MtIII, MtIV e MtV) e 14 falanges, duas no quinto dedo e três em cada um dos demais dedos, cuja fórmula falângica é 3:3:3:3:2. No estágio 16 o fêmur, tíbia e fíbula apresentam centros de ossificação na diáfise progredindo para as epífises. No estágio 19, os ossos da cintura pelvina mostram centros de ossificação. Nos ossos do tarso o DT I é o primeiro a apresentar centros de ossificação, no início do estágio 24, seguindo com IT, depois o CT e o DT II no final do estágio 24, DT III e DT IV no estágio 25. O FT mostra centro de ossificação no último estágio embrionário, estágio 26. A retenção do corante nos metatarsos ocorre na seguinte ordem: MtIII>MtII=MtIV>MtV>MtI. No estágio 20 torna-se evidente que, em todos os metatarsos, os centros de ossificação progridem em direção às epífises. A seqüência de retenção de corante nas falanges distais (FD) ocorre na ordem: FD V > FD IV > FD III > FD II >FD I. Nas falanges médias (FM): FM III > FM IV > FM II > FM I. Nas falanges proximais (FP): FP V > FP I > FP II > FP III > FP IV. As diferenças e semelhanças na sincronização de ossificação são evidentes entre Podocnemis expansa e as espécies comparadas. Assim, não existe um padrão de osteogênese para os Testudines, devido à variação do local inicial de formação óssea e da seqüência de ossificação.