Caudal autotomy in Mesosaurus tenuidens Gervais, 1865 under scrutiny and a surprising new pattern of vertebral organization in the mesosaur tail

Abstract

Mesosaurs are basal amniotes that lived in an extended epicontinental sea resulting from Devonian and Carboniferous glaciations reported in Southern Gondwana. Previously considered to be marine animals, this interpretation is not supported by their skeletal anatomy, and was updated to a more semiaquatic style, prompting increased interest for mesosaur studies. Recently, transverse fractures and weak ossified areas at the subcentral surface of some caudal vertebrae have been interpreted as fracture planes related to a putative capability of autotomy in mesosaurs. We reassess the data used in support of caudal autotomy and identify the constraining morphological features of the involved vertebrae that contradict the development of such ability in mesosaurs. Moreover, we analyze the physiological and behavioral negative consequences that the loss of part of the tail would represent for aquatic and semiaquatic animals. The fact that no extant taxa living in these environments developed caudal autotomy supports our interpretations. We present an alternative hypothesis that suggests the presence of multipartite caudal centra represented by pleurocentrum and intercentrum arranged in the way expected for a reverse embolomerous pattern, previously undescribed for early stegocephal- ians or amniotes. However, a rapid revision of specialized literature suggests that the pattern could have been present in other basal amniotes and the possibility deserves additional studies, mainly in juvenile individuals. Our reinterpretation of the structure of mesosaur caudal vertebrae supports the proposed morphological plasticity observed in many clades of basal stegocephalians and amniotes and would match the recently suggested phylogenetic affinities of mesosaurs with respect to taxa that are close to, or part of the amniote stem under some phylogenies.

Les mésosaures sont des amniotes basaux qui vivaient dans une mer épicontinentale étendue résultant des glaciations du Dévonien et du Carbonifère signalées dans le sud du Gondwana. Pendant longtemps, ils ont été interprétés comme des animaux marins, mais cette interprétation, non étayée par leur anatomie squelettique, a été abandonnée par certains auteurs qui proposent un style davantage semi-aquatique, ce qui a généré une recrudescence d’intérêt notable pour les études sur les mésosaures. Récemment, des fractures vertébrales dans la zone sous-centrale de certaines vertèbres caudales ont été interprétées comme des plans de fracture liés à une capacité putative d’autotomie chez les mésosaures. Nous réévaluons l’hypothèse proposée et retrouvons plusieurs facteurs contraignant la morphologie des vertèbres impliquées dans le processus autotomique, en plus des conséquences négatives physiologiques et comportementales que la perte d’une partie de la queue représenterait pour des animaux aquatiques et semi-aquatiques. Le fait qu’aucun taxon vivant dans ces environnements n’ait développé d’autotomie caudale soutient nos interprétations. Par conséquent, nous présentons une hypothèse alternative qui suggère la présence de centres caudaux multipartites représentés par un pleurocentrum et un intercentrum disposés de la manière attendue pour un motif embolomère inverse, précédemment inédit chez les premiers stégocéphales ou amniotes. Notre réinterprétation des vertèbres caudales du mésosaure fournit de nouvelles preuves de la plasticité morphologique proposée observée dans de nombreux clades de stégocéphales basaux et correspond aux affinités phylogénétiques récemment suggérées entre les mésosaures et des taxons qui sont proches de la souche des amniotes ou qui en font partie dans certaines phylogénies.