Published March 1, 2017 | Version v1
Publication Open

An Eocene orthocone from Antarctica shows convergent evolution of internally shelled cephalopods

  • 1. Swedish Museum of Natural History
  • 2. Universidad Nacional de La Plata

Description

Background The Subclass Coleoidea (Class Cephalopoda) accommodates the diverse present-day internally shelled cephalopod mollusks (Spirula, Sepia and octopuses, squids, Vampyroteuthis) and also extinct internally shelled cephalopods. Recent Spirula represents a unique coleoid retaining shell structures, a narrow marginal siphuncle and globular protoconch that signify the ancestry of the subclass Coleoidea from the Paleozoic subclass Bactritoidea. This hypothesis has been recently supported by newly recorded diverse bactritoid-like coleoids from the Carboniferous of the USA, but prior to this study no fossil cephalopod indicative of an endochochleate branch with an origin independent from subclass Bactritoidea has been reported. Methodology/Principal findings Two orthoconic conchs were recovered from the Early Eocene of Seymour Island at the tip of the Antarctic Peninsula, Antarctica. They have loosely mineralized organic-rich chitin-compatible microlaminated shell walls and broadly expanded central siphuncles. The morphological, ultrustructural and chemical data were determined and characterized through comparisons with extant and extinct taxa using Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive Spectrometry (SEM/EDS). Conclusions/Significance Our study presents the first evidence for an evolutionary lineage of internally shelled cephalopods with independent origin from Bactritoidea/Coleoidea, indicating convergent evolution with the subclass Coleoidea. A new subclass Paracoleoidea Doguzhaeva n. subcl. is established for accommodation of orthoconic cephalopods with the internal shell associated with a broadly expanded central siphuncle. Antarcticerida Doguzhaeva n. ord., Antarcticeratidae Doguzhaeva n. fam., Antarcticeras nordenskjoeldi Doguzhaeva n. gen., n. sp. are described within the subclass Paracoleoidea. The analysis of organic-rich shell preservation of A. nordenskjoeldi by use of SEM/EDS techniques revealed fossilization of hyposeptal cameral soft tissues. This suggests that a depositional environment favoring soft-tissue preservation was the factor enabling conservation of the weakly mineralized shell of A. nordenskjoeldi.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية تستوعب الفئة الفرعية من الغرنوقيات (فئة رأسيات الأرجل) رخويات رأسيات الأرجل المقشرة داخليًا المتنوعة في الوقت الحاضر (الحلزونيات والبني الداكن والأخطبوطات والحبار و Vampyroteuthis) وأيضًا رأسيات الأرجل المقشرة داخليًا المنقرضة. تمثل الحلزونيات الحديثة هياكل قوقعة فريدة من نوعها تحتفظ بالمغلفة، وهي عبارة عن سيفونكل هامشي ضيق ومخروط أولي كروي يدل على أصل الفئة الفرعية من غرنوقيات الحقبة القديمة من الفئة الفرعية باكتريتويديا Bactritoidea. تم دعم هذه الفرضية مؤخرًا من خلال غمديات شبيهة بالبكتريتويد تم تسجيلها حديثًا من العصر الكربوني في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن قبل هذه الدراسة لم يتم الإبلاغ عن أي رأسيات أحفورية تشير إلى وجود فرع داخل القوقعة مع أصل مستقل عن الفئة الفرعية Bactritoidea. المنهجية/النتائج الرئيسية تم استرداد محارين متعامدين من العصر الإيوسيني المبكر لجزيرة سيمور عند طرف شبه جزيرة أنتاركتيكا، أنتاركتيكا. تحتوي على جدران صدفية مغلفة بالميكرو صفائح عضوية غنية بالكيتين فضفاضة وشفرات مركزية موسعة على نطاق واسع. تم تحديد البيانات المورفولوجية والبنيوية الفائقة والكيميائية وتمييزها من خلال المقارنات مع الأصناف الموجودة والمنقرضة باستخدام المسح المجهري الإلكتروني/قياس الطيف المشتت للطاقة (SEM/EDS). الاستنتاجات/الأهمية تقدم دراستنا أول دليل على وجود سلالة تطورية من رأسيات الأرجل المقشرة داخليًا ذات أصل مستقل من Bactritoidea/Coleoidea، مما يشير إلى تطور متقارب مع الفئة الفرعية Coleoidea. تم إنشاء فئة فرعية جديدة Paracoleoidea Doguzhaeva n. subcl. لاستيعاب رأسيات الأرجل المنتصبة المخروطية مع الغلاف الداخلي المرتبط بالشفطة المركزية الموسعة على نطاق واسع. Antarcticerida Doguzhaeva n. ord.، Antarcticeratidae Doguzhaeva n. fam.، تم وصف Antarcticeras nordenskjoeldi Doguzhaeva n. gen.، n. sp. ضمن الفئة الفرعية Paracoleoidea. كشف تحليل الحفاظ على القشرة الغنية بالعضوية من A. nordenskjoeldi باستخدام تقنيات SEM/EDS عن تحجر الأنسجة الرخوة الكاميرية تحت الحاجز. يشير هذا إلى أن البيئة الترسيبية التي تفضل الحفاظ على الأنسجة الرخوة كانت العامل الذي مكن من الحفاظ على القشرة المعدنية الضعيفة لـ A. nordenskjoeldi.

Translated Description (French)

Contexte La sous-classe Coleoidea (classe Cephalopoda) accueille les divers mollusques céphalopodes à coquille interne actuels (Spirula, Sepia et poulpes, calmars, Vampyroteuthis) et également les céphalopodes à coquille interne éteints. La spirule récente représente une coquille de rétention coléoïde unique, un siphoncle marginal étroit et un ongle globulaire qui signifient l'ascendance de la sous-classe des Coleoidea de la sous-classe paléozoïque des Bactritoidea. Cette hypothèse a été récemment confirmée par divers coléoïdes de type bactritoïde nouvellement enregistrés dans le Carbonifère des États-Unis, mais avant cette étude, aucun céphalopode fossile indiquant une branche endochochléaire d'origine indépendante de la sous-classe Bactritoidea n'a été rapporté. Méthodologie/Principaux résultats Deux conques orthoconiques ont été récupérées au début de l'Éocène de l'île Seymour, à la pointe de la péninsule antarctique, en Antarctique. Ils ont des parois en coquille microlaminées minéralisées riches en chitine organique et des siphons centraux largement dilatés. Les données morphologiques, ultrustructurales et chimiques ont été déterminées et caractérisées par des comparaisons avec des taxons existants et éteints à l'aide de la microscopie électronique à balayage/spectrométrie à dispersion d'énergie (SEM/EDS). Conclusions/Importance Notre étude présente les premières preuves d'une lignée évolutive de céphalopodes à coquille interne d'origine indépendante de Bactritoidea/Coleoidea, indiquant une évolution convergente avec la sous-classe Coleoidea. Une nouvelle sous-classe Paracoleoidea Doguzhaeva n. subcl. est établie pour l'accommodation des céphalopodes orthoconiques avec la coquille interne associée à un siphon central largement élargi. Antarcticerida Doguzhaeva n. ord., Antarcticeratidae Doguzhaeva n. fam., Antarcticeras nordenskjoeldi Doguzhaeva n. gen., n. sp. sont décrits dans la sous-classe Paracoleoidea. L'analyse de la préservation de la coquille riche en matière organique d'A. nordenskjoeldi par l'utilisation des techniques SEM/EDS a révélé une fossilisation des tissus mous caméraux hyposeptaux. Cela suggère qu'un environnement sédimentaire favorisant la préservation des tissus mous a été le facteur permettant la conservation de la coquille faiblement minéralisée d'A. nordenskjoeldi.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes La subclase Coleoidea (clase Cephalopoda) alberga los diversos moluscos cefalópodos de concha interna actuales (Spirula, Sepia y pulpos, calamares, Vampyroteuthis) y también cefalópodos de concha interna extintos. La Spirula reciente representa una estructura de concha de retención coleoidea única, un sifúnculo marginal estrecho y un protocóncavo globular que significan la ascendencia de la subclase Coleoidea de la subclase Paleozoica Bactritoidea. Esta hipótesis ha sido apoyada recientemente por diversos coleoides de tipo bactritoide recientemente registrados del Carbonífero de los EE. UU., pero antes de este estudio no se ha informado de ningún cefalópodo fósil indicativo de una rama endococleato con un origen independiente de la subclase Bactritoidea. Metodología/Principales hallazgos Se recuperaron dos conchas ortocónicas del Eoceno Inferior de la isla Seymour en la punta de la Península Antártica, Antártida. Tienen paredes de cáscara microlaminadas compatibles con quitina ricas en minerales orgánicos y sifúnculos centrales ampliamente expandidos. Los datos morfológicos, ultraestructurales y químicos se determinaron y caracterizaron mediante comparaciones con taxones existentes y extintos utilizando microscopía electrónica de barrido/espectrometría dispersiva de energía (SEM/EDS). Conclusiones/Importancia Nuestro estudio presenta la primera evidencia de un linaje evolutivo de cefalópodos con cáscara interna con origen independiente de Bactritoidea/Coleoidea, lo que indica una evolución convergente con la subclase Coleoidea. Se establece una nueva subclase Paracoleoidea Doguzhaeva n. subcl. para el alojamiento de cefalópodos ortocónicos con la concha interna asociada con un sifúnculo central ampliamente expandido. Antarcticerida Doguzhaeva n. ord., Antarcticeratidae Doguzhaeva n. fam., Antarcticeras nordenskjoeldi Doguzhaeva n. gen., n. sp. se describen dentro de la subclase Paracoleoidea. El análisis de la preservación de la cáscara rica en compuestos orgánicos de A. nordenskjoeldi mediante el uso de técnicas SEM/EDS reveló la fosilización de los tejidos blandos camerales hiposeptales. Esto sugiere que un entorno de deposición que favorece la preservación de tejidos blandos fue el factor que permitió conservar la cáscara débilmente mineralizada de A. nordenskjoeldi.

Files

journal.pone.0172169&type=printable.pdf

Files (5.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:69c0487fdf3dd4d9d32a42b92c371b29
5.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يُظهر مخروط انتصابي إيوسيني من القارة القطبية الجنوبية تطورًا متقاربًا لرأسيات الأرجل المقذوفة داخليًا
Translated title (French)
Un orthocone éocène de l'Antarctique montre une évolution convergente des céphalopodes à coquille interne
Translated title (Spanish)
Un ortocono eoceno de la Antártida muestra una evolución convergente de cefalópodos con cáscara interna

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2594344245
DOI
10.1371/journal.pone.0172169

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1525680842
  • https://openalex.org/W1536556984
  • https://openalex.org/W1635984634
  • https://openalex.org/W1924968197
  • https://openalex.org/W1967748653
  • https://openalex.org/W1968737545
  • https://openalex.org/W1983859080
  • https://openalex.org/W1997063921
  • https://openalex.org/W2013140024
  • https://openalex.org/W2014231450
  • https://openalex.org/W2028452197
  • https://openalex.org/W2036186194
  • https://openalex.org/W2038937716
  • https://openalex.org/W2057221972
  • https://openalex.org/W2070660687
  • https://openalex.org/W2071543280
  • https://openalex.org/W2073619376
  • https://openalex.org/W2085032610
  • https://openalex.org/W2091191440
  • https://openalex.org/W2109993665
  • https://openalex.org/W2114806342
  • https://openalex.org/W2127322920
  • https://openalex.org/W2129462373
  • https://openalex.org/W2143189801
  • https://openalex.org/W2146211605
  • https://openalex.org/W2153672684
  • https://openalex.org/W2180970558
  • https://openalex.org/W2334021514
  • https://openalex.org/W3099134099
  • https://openalex.org/W4213006289