DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38183-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41748708
تاريخ النشر: 2026-02-26
المؤلف: Jordan Young وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الحفريات وعلم الأحياء التطوري
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة اكتشاف علامات الأسنان على هياكل عظمية يافعة من العاشبة *Diadectes* من العصر البرمي المبكر في تكساس، مما يوفر أول دليل مباشر على تفاعلات المفترس والفريسة بين الفقاريات الأرضية ذات الأجسام الكبيرة خلال المراحل الأولية من تطور الأمينوت. تشير وجود هذه العلامات إلى أن *Diadectes*، كأول الفقاريات الأرضية العاشبة، لعبت دورًا مهمًا في النظام البيئي من خلال معالجة النباتات ذات الألياف العالية. تشير علامات الأسنان إلى سلوكيات مثل إزالة اللحم من العضلات والبحث عن الجيف، التي من المحتمل أن تكون ناتجة عن المفترسات العليا مثل *Varanops* و*Dimetrodon*، بالإضافة إلى البرمائيات *Acheloma*. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد علامات الحفر من يرقات المفصليات، على الرغم من أن سياق تراكم الهياكل العظمية – المحتمل أن يكون بسبب حدث فيضان – يعقد التمييز بين الافتراس النشط والبحث عن الجيف.
تسلط النتائج الضوء على لحظة حاسمة في تطور المجتمعات الأرضية، حيث تزامن ظهور العواشب الكبيرة مثل *Diadectes* مع ظهور السناصير المفترسة الكبيرة. يتناقض هذا بشكل حاد مع عصر الميزوزويك، حيث تم توثيق تفاعلات المفترس والفريسة بشكل جيد. تؤكد الدراسة على تعقيد النظم البيئية الأرضية المبكرة، التي كانت تفتقر في البداية إلى الفقاريات العاشبة وكانت مهيمنة من قبل المفترسات الحيوانية. شكل تطور الديادكتيدات تحولًا بيئيًا كبيرًا، مما سهل أول انتشار للعواشب ذات الألياف العالية وأسس تسلسلًا غذائيًا جديدًا بين رباعيات الأطراف الأرضية.
طرق
في هذه الدراسة، تم تحليل المواد الهيكلية للديادكتيدات التي تم التنقيب عنها في عام 1997 لتعزيز الفهم لعلم التشريح ما بعد القحفي، الذي تم وصفه بشكل غير كافٍ في الأدبيات الحالية. تم تحديد العينات، التي كانت في الغالب ما بعد القحفي، على أنها تنتمي إلى جنس *Diadectes* من خلال التحليل المقارن مع حفريات الديادكتيدات المعروفة من مجموعة Clear Fork والمواد التي تم تحديدها سابقًا من نفس موقع التنقيب. تضمنت السمات الرئيسية المحددة ميزات معينة من الفك العلوي، الأسنان، الفقرات، عظام الأطراف، الحزام، وعظام العضد، التي أظهرت شكلًا رباعي السطوح فريد. تم استنتاج وجود ثلاثة أفراد على الأقل من العناصر الزائدة المستعادة، التي تشير إلى مراحل نمو يافعة.
تم إعداد وتوثيق العناصر الهيكلية بدقة، مع تصنيف علامات الأسنان وفقًا للأنظمة المعمول بها. تم اشتقاق تقديرات كتلة الجسم من قياسات قطر منتصف العمود لعظم العضد والفخذ، باستخدام المعادلة التنبؤية للرباعيات الأرضية من قبل كامبيون وإيفانز. تم تسجيل القياسات بدقة، وتم تحويل قيم الكتلة الناتجة من جرامات إلى كيلوغرامات للتقرير. تم تقديم منهجيات مفصلة وقياسات إضافية في المواد التكميلية.
نتائج
في هذه الدراسة، أظهرت المواد الهيكلية التي تم فحصها مجموعة متنوعة من أمراض علامات الأسنان التي تم تصنيفها إلى خمسة أنواع متميزة: الخدش، الحفر، الشق، الثقب، والحفر. نظرًا لعدم اكتمال الهياكل العظمية، لم يكن من الممكن تحديد عدد دقيق لعلامات الأسنان؛ ومع ذلك، تضمنت العينات الملحوظة عظم العضد الأيسر، عظم الكعبرة الأيمن، عظم الفخذ الأيمن، وعظم الساق الأيمن الكامل. كانت علامات الخدش الأكثر وفرة، وتميزت بمحاذاة قصيرة ومتوازية على نهايات عظام الأطراف، مع ملاحظات كبيرة في عمقها، خاصة على السطح المفصلي القريب من أصغر عظم العضد. كانت الحفر أقل تكرارًا ولكنها كانت موجودة بشكل أساسي حول الأطراف المفصلية لعظام الأطراف، بينما كان الشق بارزًا على العناصر الهيكلية الأصغر، مع عرض أخاديد عميقة وثقوب.
تم تحديد علامات الثقب سواء بشكل منفرد أو في صفوف قصيرة، وغالبًا ما تشبه outlines من خط الفك، مع أمثلة ملحوظة على عظم الفخذ وعظم الكليثروم. وثقت الدراسة أيضًا ثقبًا عدوانيًا على عظام العضد المتقدمة، خاصة عبر قمة الدلتو بكتوري. أخيرًا، تم تمييز علامات الحفر من خلال ثقوب صغيرة ومتجانسة أنشأت غرفًا ضحلة في بعض العظام، بما في ذلك الكونديل الخلفي لعظم الساق والفوسا بين الكونديلية لعظم الفخذ. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على تنوع وخصائص علامات الأسنان الموجودة على بقايا الهيكل العظمي، مما يوفر رؤى حول التفاعلات بين هذه العظام وسلوكيات الافتراس المحتملة.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على علامات الأسنان المتنوعة الموجودة على هياكل الديادكتيدات، مما يشير إلى أنشطة التغذية من قبل مفترسات متعددة، ربما من أنواع مختلفة. تقع العلامات بشكل أساسي على المناطق الغضروفية، مثل نهايات الأطراف والأسطح المفصلية، مع محاذاة طولية تشير إلى حركة سحب تمزق نحو الرأس من قبل المفترسات. تم إعطاء الأولوية للمناطق ذات الكفاءة العالية، التي يسهل الوصول إليها وتوفر عوائد غذائية أكبر، خلال الافتراس والبحث عن الجيف، بينما أظهرت المناطق ذات الكفاءة المنخفضة، التي تتطلب مزيدًا من الجهد للوصول إليها، عددًا أقل من علامات الأسنان. تشير النتائج إلى أن البحث عن الجيف بعد الموت كان أكثر شيوعًا من الافتراس أثناء الموت، كما يتضح من علامات الأسنان الواسعة على المناطق الغضروفية.
استند تحديد المفترسات المحتملة إلى خصائص علامات الأسنان والمقارنات مع الأنواع المعروفة من موقع Mud Hill. تعتبر المفترسات السناصير الكبيرة، مثل السفينوكودونتيدات، وخاصة *Dimetrodon*، مرشحين محتملين، على الرغم من أنه لم يتم تحديد أي منها مباشرة في الموقع. تلاحظ الدراسة أيضًا وجود اختراقات من ثقوب تتماشى مع التغذية من قبل يرقات المفصليات، مما يشير إلى تفاعل معقد بين الفقاريات الأرضية واللافقاريات. بشكل عام، تشير الأدلة إلى ديناميكية مفترس-فريسة متطورة في الفترة من الكربوني المتأخر إلى البرمي المبكر، مما يميز ظهور المفترسات الكبيرة والعواشب، ويساهم في تطوير مجتمعات الفقاريات الأرضية الحديثة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38183-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41748708
Publication Date: 2026-02-26
Author(s): Jordan Young et al.
Primary Topic: Paleontology and Evolutionary Biology
Overview
This section discusses the discovery of tooth markings on juvenile skeletons of the herbivore *Diadectes* from the early Permian of Texas, providing the earliest direct evidence of predator-prey interactions among large-bodied terrestrial vertebrates during the initial stages of amniote evolution. The presence of these markings suggests that *Diadectes*, as the first terrestrial vertebrate herbivores, played a significant role in the ecosystem by processing high-fiber plants. The tooth marks indicate behaviors such as muscle de-fleshing and scavenging, likely produced by apex predators like *Varanops* and *Dimetrodon*, as well as the amphibian *Acheloma*. Additionally, boring marks from arthropod larvae were identified, although the context of the skeletons’ accumulation—potentially due to a flooding event—complicates the distinction between active predation and scavenging.
The findings highlight a pivotal moment in the evolution of terrestrial communities, where the emergence of large herbivores like *Diadectes* coincided with the rise of large predatory synapsids. This contrasts sharply with the Mesozoic Era, where predator-prey interactions are well-documented. The study underscores the complexity of early terrestrial ecosystems, which initially lacked vertebrate herbivores and were dominated by faunivores. The evolution of diadectids marked a significant ecological shift, facilitating the first radiation of high-fiber herbivores and establishing a new trophic hierarchy among terrestrial tetrapods.
Methods
In this study, diadectid skeletal materials excavated in 1997 were analyzed to enhance the understanding of their postcranial anatomy, which has been inadequately characterized in existing literature. The specimens, primarily postcranial, were identified as belonging to the genus Diadectes through comparative analysis with known diadectid fossils from the Clear Fork Group and previously identified materials from the same excavation site. Key identifying traits included specific features of the maxillae, dentaries, vertebrae, limb bones, girdles, and the humeri, which exhibited a unique tetrahedral shape. The presence of at least three individuals was inferred from the recovered appendicular elements, which indicated juvenile ontogenetic stages.
The skeletal elements were meticulously prepared and documented, with tooth-markings classified according to established schemes. Body mass estimations were derived from midshaft diameter measurements of the humerus and femur, applying the predictive equation for quadrupedal tetrapods by Campione and Evans. Measurements were recorded with precision, and the resulting mass values were converted from grams to kilograms for reporting. Detailed methodologies and additional measurements are provided in the supplementary material.
Results
In this study, the skeletal material examined exhibited a variety of tooth mark pathologies that were categorized into five distinct types: scoring, pitting, furrowing, puncturing, and boring. Due to the incompleteness of the skeletons, an exact count of tooth marks could not be established; however, notable specimens included a left humerus, right radius, right femur, and a complete right tibia. The scoring marks were the most abundant, characterized by short, parallel alignments on limb bone epiphyses, with significant depth variations observed, particularly on the proximal articular surface of the smallest humerus. Pitting was less frequent but primarily located around the articular ends of limb bones, while furrowing was prominent on younger skeletal elements, displaying deep grooves and punctures.
Puncturing marks were identified both in isolation and in short rows, often resembling the outlines of a jawline, with notable examples on the femur and cleithrum. The study also documented aggressive puncturing on the advanced humeri, particularly across the deltopectoral crest. Lastly, boring marks were characterized by small, uniform perforations that created shallow chambers in certain bones, including the posterior tibial condyle and the femoral intercondylar fossa. Overall, the findings highlight the diversity and morphological characteristics of tooth marks present on the skeletal remains, providing insights into the interactions between these bones and potential predatory behaviors.
Discussion
The discussion highlights the diverse tooth marks found on the skeletons of diadectids, indicating feeding activities by multiple predators, potentially from various species. The markings are primarily located on cartilaginous regions, such as limb epiphyses and articular surfaces, with a longitudinal alignment suggesting a headward pull-ripping motion by predators. High-economy areas, which are easier to access and provide greater nutritional returns, were prioritized during predation and scavenging, while low-economy areas, requiring more effort to access, showed fewer tooth markings. The findings suggest that postmortem scavenging was more prevalent than perimortem predation, as evidenced by the extensive tooth markings on cartilaginous regions.
The identification of potential predators was based on the characteristics of the tooth marks and comparisons with known species from the Mud Hill locality. Large-bodied synapsid predators, such as sphenacodontids, particularly Dimetrodon, are considered likely candidates, although none have been directly identified at the site. The study also notes the presence of borehole penetrations consistent with feeding by arthropod larvae, indicating a complex interaction between terrestrial vertebrates and invertebrates. Overall, the evidence suggests a sophisticated predatory-prey dynamic in the late Carboniferous to early Permian period, marking the emergence of large-bodied carnivores and herbivores, and contributing to the development of modern terrestrial vertebrate communities.