Identification of the myodural bridge in a venomous snake, the gloydius shedaoensis: what is the functional significance? / Identificación del puente miodural en una serpiente venenosa, gloydius shedaoensis: ¿cuál es el significado funcional?

SUMMARY: Myodural bridges (MDB) are anatomical connections between the suboccipital muscles and the cervical dura mater which pass through both the atlanto-occipital and the atlanto-axial interspaces in mammals. In our previous studies, we found that the MDB exists in seven terrestrial mammal species, two marine mammal species, two reptilian species, and one bird species. A recent study suggested that given the "ubiquity" of myodural bridges in terrestrial vertebrates, the MDB may also exist in snakes. Specifically, we focused on the Gloydius shedaoensis, a species of Agkistrodon (pit viper snake) that is only found on Shedao Island, which is in the southeastern sea of Dalian City in China. Six head and neck cadaveric specimens of Gloydius shedaoensis were examined. Three specimens were used for anatomical dissection and the remaining three cadaveric specimens were utilized for histological analysis. The present study confirmed the existence of the MDB in the Gloydius shedaoensis. The snake's spinalis muscles originated from the posterior edge of the supraoccipital bones and the dorsal facet of the exocciput, and then extended on both sides of the spinous processes of the spine, merging with the semispinalis muscles. On the ventral aspect of this muscular complex, it gave off fibers of the MDB. These MDB fibers twisted around the posterior margin of the exocciput and then passed through the atlanto-occipital interspace, finally terminating on the dura mater. We observed that the MDB also existed in all of the snakes' intervertebral joints. These same histological findings were also observed in the Gloydius brevicaudus, which was used as a control specimen for the Gloydius shedaoensis. In snakes the spinal canal is longer than that observed in most other animals. Considering the unique locomotive style of snakes, our findings contribute to support the hypothesis that the MDB could modulate cerebrospinal fluid (CSF) pulsations.

RESUMEN: Los puentes miodurales (MDB) son conexiones anatómicas entre los músculos suboccipitales y la duramadre cervical que pasan a través de los espacios intermedios atlanto-occipital y atlanto-axial en los mamíferos. En nuestros estudios anteriores, encontramos que el MDB existe en siete especies de mamíferos terrestres, dos especies de mamíferos marinos, dos especies de reptiles y una especie de ave. Un estudio reciente sugirió que dada la "ubicuidad" de los puentes miodurales en los vertebrados terrestres, el MDB también puede existir en las serpientes. Específicamente, nos enfocamos en Gloydius shedaoensis, una especie de Agkistrodon (serpiente víbora) que solo se encuentra en la isla Shedao, en el mar sureste de la ciudad de Dalian en China. Se examinaron seis especímenes cadavéricos de cabeza y cuello de Gloydius shedaoensis. Se utilizaron tres especímenes para la disección anatómica y los tres especímenes cadavéricos restantes se utilizaron para el análisis histológico. El presente estudio confirmó la existencia del MDB en Gloydius shedaoensis. Los músculos espinosos de la serpiente se originaron en el margen posterior de los huesos supraoccipital y la cara dorsal del exoccipucio, y luego se extendieron a ambos lados de los procesos espinosas de la columna vertebral, fusionándose con los músculos semiespinosos. En la cara ventral de este complejo muscular se desprendían fibras del MDB. Estas fibras MDB se ubican alrededor del margen posterior del exoccipucio y luego atraviesan el interespacio atlanto-occipital, terminando finalmente en la duramadre. Observamos que el MDB también existía en todas las articulaciones intervertebrales de las serpientes. Estos mismos hallazgos histológicos también se observaron en Gloydius brevicaudus, que se utilizó como muestra de control para Gloydius shedaoensis. En las serpientes, el canal espinal es más largo que el observado en la mayoría de los otros animales. Teniendo en cuenta el estilo único locomotor de las serpientes, nuestros hallazgos contribuyen a respaldar la hipótesis de que el MDB podría modular las pulsaciones del líquido cerebroespinal.

Shape Variation and Allometry in the Precloacal Vertebral Series of the Snake Daboia russelli (Viperidae) / Variación Morfológica y Alometría de las Vértebras Precloacales en el Ofidio Daboia russelli (Viperidae)

Understanding the variation of the ophidian vertebral morphology is an essential tool in snake paleobiology, but so far this field remains hardly investigated. A major problematic is the still scarce knowledge about the basis of homogeneity of intracolumnar shape variation along the vertebrae of the precloacal region in these animals. For instance, this variation can be overwhelmingly low in cases such as in vipers, for which it seems almost impossible to describe a concrete regionalization of the precloacal region without ambiguity. This study has applied geometric morphometrics to analyze if the shape variation of the vertebrae of the precloacal vertebrae of an adult specimen of Daboia russelli allows differentiating any sort of parcellation within the column of this organism. We have also explored if size is associated with the organization of vertebral shape along the axial skeleton. The multivariate analyses showed that the main pattern of vertebral shape variation in D. russelli concerns the neural spine and the hypapophysis, whereas the shape of the vertebral centrum appears to be nearly invariant along the series. Our analysis also showed that the precloacal region can be sudivided into two portions that merge in a transitional boundary of largest vertebrae in the middle of the column. From this middle region towards the distal ends of the column vertebrae become smaller changing their shapes in two antithetical ways.

Entender la variación en la morfología vertebral de los ofidios es crucial para la paleobiología del grupo pero, hasta ahora, este campo está poco investigado. Uno de los principales problemas es el escaso conocimiento sobre las bases de la homogeneidad en la variación de la forma a lo largo de la región precloacal en estos animales. Por ejemplo, en el caso de las víboras, dicha variación puede ser muy pequeña lo cual hace casi imposible la descripción de una regionalización precisa sin ambigüedad. En este estudio se ha aplicado morfometría geométrica para analizar si la variación de la forma vertebral de un individuo adulto de la especie Daboia russelli permite subdividir la región precloacal. Además, hemos explorado si el tamaño está asociado con la organización vertebral a lo largo del esqueleto axial. Los análisis multivariantes han demostrado que el patrón principal de la variación de la forma vertebral está determinado por la espina neural y la hipapofisis, mientras que el centro vertebral varía poco a lo largo de la serie. Nuestro análisis ha mostrado que la región precloacal puede ser dividida en dos series cuya separación está marcada por las vértebras más grandes, posicionadas aproximadamente en la mitad de la columna. Tomando como referencia la mitad de la columna, hacia los extremos distales, las vértebras tienden a ser más pequeñas cambiando su forma de modo antitético.

Spatial patterns and the macroecology of South American viperid snakes

The macroecological relationship between geographic range size and body size has been described recently as an envelope region defined in bivariate space and limited by ecological and physical constraints. These constraints can be explained by selective processes acting at different levels and theories for an optimal body size. However, since data are obtained for different species in a large taxonomic group, at continental scales, it is possible that these variables may be strongly affected by spatial and phylogenetic autocorrelations. In this paper, we analyzed data on geographic range size (GRS) and body size (BS) for 36 species of Viperid snakes from South America, searching for spatial trends that could affect the shape of the macroecological constraint space. Data were analyzed using spatial autocorrelation and trend surface analyses, detecting a significant spatial pattern for GRS, fitted by a quadratic trend (R2 = 0.665; P < 0.001). After removing this effect, the relationship between trend residuals for GRS and BS still forms a constraint space, in such a way that results for South American Viperid snakes support both the shape of constraint space previously observed in other taxonomic groups and the ecological and evolutionary processes developed to explain it.