Influence of incubation temperature and embryonic motility on the growth of members of Caiman yacare (Daudin, 1802)

Abstract This study aimed to evaluate whether skeletal development of the Pantanal Caiman (Caiman yacare) is similarly influenced by temperature variation and controlled increases in embryo motility. All eggs were incubated at 90% humidity and 29 °C for the first 45 days. Thereafter, the incubation temperature was either maintained at 29 °C and embryos were treated with 4-aminopyridine (4-AP) on days 46, 47, 48, and 49 (Group I, 29 °C 4-AP, n = 15); maintained at 29 °C (n = 14; Group II); or at 33 °C (n = 14, Group III). Embryonic movement was measured using an Egg Buddy® digital monitor on days 30, 35, 42, 49, 56, and 60, at which point embryos were euthanized and samples were collected for analysis. No differences were observed between groups with varying incubation temperatures. In contrast, embryonic motility was greater in embryos treated with 4-AP (P 0.001) on day 49, and this was associated with higher proportions of snout-vent and hand lengths. This study demonstrates for the first time that pharmacologically induced increases in embryo motility result in phenotypic changes to the proportion of elements during prenatal ontogeny, thereby effectively altering the adaptation of the species to specific environments.

Resumo Este estudo objetivou avaliar os efeitos da temperatura e motilidade embrionária sobre o desenvolvimento esquelético de jacaré-do-pantanal (Caiman yacare). Os ovos foram incubados com 90% de umidade e empregou-se a temperatura de 29°C por 45 dias. Após, para a incubação do Grupo I a temperatura continuou em 29°C, mas associou-se à injeção de 4-aminopiridina (29°C-4AP, n = 15) aplicada nos dias 46, 47, 48 e 49, do Grupo II permaneceu em 29°C (n = 14) e do Grupo III elevou-se para 33°C (n = 14). A movimentação foi mensurada através do monitor digital Egg Buddy® nos dias 30, 35, 42, 49, 56 e 60 dias. Aos 60 dias, os embriões foram eutanasiados e coletadas amostras embrionárias. Na análise estatística não foram observadas diferenças entre os grupos para o fator temperatura sobre a motilidade embrionária no desenvolvimento esquelético. Em contraste, a motilidade evidenciou diferença estatística no dia 49 para o Grupo I (P 0,001) e apresentou maiores proporções de nariz e mão. Esses dados demonstraram pela primeira vez que o aumento na motilidade, induzidos farmacologicamente resultam em divergências fenotípicas na proporção de segmentos anatômicos durante a ontogenia pré-natal, podendo alterar efetivamente a adaptação dos animais em ambientes específicos.

Influence of incubation temperature and embryonic motility on the growth of members of Caiman yacare (Daudin, 1802) / Influência da temperatura de incubação e da motilidade embrionária sobre o crescimento dos membros de Caiman yacare (Daudin, 1802)

Abstract This study aimed to evaluate whether skeletal development of the Pantanal Caiman (Caiman yacare) is similarly influenced by temperature variation and controlled increases in embryo motility. All eggs were incubated at 90% humidity and 29 °C for the first 45 days. Thereafter, the incubation temperature was either maintained at 29 °C and embryos were treated with 4-aminopyridine (4-AP) on days 46, 47, 48, and 49 (Group I, 29 °C 4-AP, n = 15); maintained at 29 °C (n = 14; Group II); or at 33 °C (n = 14, Group III). Embryonic movement was measured using an Egg Buddy® digital monitor on days 30, 35, 42, 49, 56, and 60, at which point embryos were euthanized and samples were collected for analysis. No differences were observed between groups with varying incubation temperatures. In contrast, embryonic motility was greater in embryos treated with 4-AP (P < 0.001) on day 49, and this was associated with higher proportions of snout-vent and hand lengths. This study demonstrates for the first time that pharmacologically induced increases in embryo motility result in phenotypic changes to the proportion of elements during prenatal ontogeny, thereby effectively altering the adaptation of the species to specific environments.

Resumo Este estudo objetivou avaliar os efeitos da temperatura e motilidade embrionária sobre o desenvolvimento esquelético de jacaré-do-pantanal (Caiman yacare). Os ovos foram incubados com 90% de umidade e empregou-se a temperatura de 29°C por 45 dias. Após, para a incubação do Grupo I a temperatura continuou em 29°C, mas associou-se à injeção de 4-aminopiridina (29°C-4AP, n = 15) aplicada nos dias 46, 47, 48 e 49, do Grupo II permaneceu em 29°C (n = 14) e do Grupo III elevou-se para 33°C (n = 14). A movimentação foi mensurada através do monitor digital Egg Buddy® nos dias 30, 35, 42, 49, 56 e 60 dias. Aos 60 dias, os embriões foram eutanasiados e coletadas amostras embrionárias. Na análise estatística não foram observadas diferenças entre os grupos para o fator temperatura sobre a motilidade embrionária no desenvolvimento esquelético. Em contraste, a motilidade evidenciou diferença estatística no dia 49 para o Grupo I (P < 0,001) e apresentou maiores proporções de nariz e mão. Esses dados demonstraram pela primeira vez que o aumento na motilidade, induzidos farmacologicamente resultam em divergências fenotípicas na proporção de segmentos anatômicos durante a ontogenia pré-natal, podendo alterar efetivamente a adaptação dos animais em ambientes específicos.

Esqueletogênese dos ossos da coluna vertebral, costelas e esqueleto abdominal em embriões de Caiman Yacare (Daudin, 1802) (Crocodylia: Alligatoridae) / Skeletogenesis of the vertebral column bones, ribs and inscriptional ribs in embryos of Caiman yacare (Crocodylia: Alligaroridae)

Dentre os répteis, os lagartos e os testudines são o foco de inúmeras investigações que contemplam o estudo de sua ontogenia, contudo, descrições do desenvolvimento e da sequência de ossificação em crocodilianos são escassas. Assim, objetivou-se investigar o padrão de formação e a sequência de ossificação das vértebras e costelas em Caiman yacare (DAUDIN, 1802). Embriões foram coletados em intervalos regulares e submetidos ao protocolo de diafanização e coloração por Aliarina red S. O processo de ossificação da coluna vertebral ocorre no sentido crânio-caudal a partir dos 33 dias. As vértebras se formam a partir de centros de ossificação distintos para os centros, o arco e as apófises. O pró-atlas se forma a partir de dois centros de ossificação distintos que se fundem até o fim do período de incubação. A fusão dorsal dos processos transversos ocorre parcialmente aos 51 dias, dando origem ao diminuto esboço do processo espinhoso. No embrião de 57 dias a articulação entre as costelas, o sacral e o ílio não estava evidente. A morfologia e tamanho das vértebras caudais variam consideravelmente no sentido crânio-caudal. Todas apresentam os processos hemais e iniciam sua ossificação até os 48 dias. C. yacare apresenta um número variado de costelas abdominais, que se ossificam ainda durante o período embrionário. O padrão da esqueletogênese de C. yacare é congruente com de outros répteis, embora existam algumas variações, com particular ênfase na remodelação de estruturas, o que possivelmente reflete as variações do período de incubação entre os diversos répteis relatados.

Among reptiles, lizards and Testudines are the focus of numerous investigations that include the study of its ontogeny, however, descriptions of development and ossification sequence in crocodilians are scarce. Thus, it was aimed to investigate the pattern of training and sequence of ossification of the vertebrae and ribs in Caiman yacare (Daudin, 1802). Embryos were collected at regular intervals and submitted to the protocol of clearing and staining Aliarina red S. The process of ossification of the vertebral column occurs in the craniocaudal direction from the 33 days. The vertebrae are formed from separate ossification centers for the centers, the arch and the transverse processes. The proatlas is formed from two separate ossification centers that fuse to the end of the incubation period. The fusion of dorsal transverse process is partly to 51 days, giving rise to a small sketch of the spinous process. In the embryo of 57 days the link between the ribs, the sacrum and the ilium was not evident. The morphology and size of caudal vertebrae vary considerably in the craniocaudal direction. All have the hemal processes and initiate its ossification up to 48 days. C. yacare has a varied number of abdominal ribs, which ossify even during the embryonic period. The pattern of skeletogenesis C. yacare is consistent with other reptiles, although some variations, with particular emphasis on the remodeling of structures, which possibly reflects the variations in incubation period among the various reptiles reported.

Skeletogenesis of the pectoral girdle and forelimbs in embryos of Caiman yacare (Daudin, 1802) (Crocodylia, Alligatoridae)

Embryos of Caiman yacare were collected and subjected to the bone clearing and staining protocol in orderto analyze the ontogenetic patterns of ossification of the pectoral girdle and forelimb skeleton. The osseousstructure of the girdle and forelimbs of C. yacare begins to ossify starting at 30 days of incubation, withthe presence of dye retention in the scapula, coracoids, humerus, radius and ulna bones. During embryonicdevelopment, the autopodio of C. yacare has four bones in the carpus, the radial, ulnar, pisiform and carpaldistal 4+5 bone. Their ossification begins at 39 days of incubation with the radial, followed by the ulnar, and at54 days, the pisiform and the distal carpal 4 + 5. Each mesopodio has 5 metacarpi and are present 15 phalanges,two in digits I and V, three in digits II and IV, and four in digit III (phalangeal formula 2:3:4:3:2). Ossificationof the metacarpi starts at 27 days of incubation, following the sequence MCII=MCIII=MCIV>MCI>MCV.The first phalanges begin the process of ossification on day 36, continuing up to the last day of incubation.The sequence of ossification of the proximal phalanges is PPI=PPII=PPIII>PPIV=PPV, that of the medialphalanges is MPII>MPpIII>MPdIII>MPIV, and that of the distal phalanges is DPI>DPII>DPIII>DPV>DPIV.The ontogenetic pattern of the bones of the forepaw of C. yacare generally differs from that of other reptiles,although there are some similarities.