Een grote vleesetende zoogdieren uit het Late Krijt en de Noord-Amerikaanse oorsprong van buideldieren
Fossiele exemplaren en hun geologische leeftijd en context
De vier exemplaren van D. vorax in dit onderzoek zijn samengesteld op drie archieven: de North Dakota Geological Survey Staat Fossiele Collectie aan de North Dakota Heritage Center State Museum in Bismarck, North Dakota, USA (NDGS); Sierra College Natural History Museum, Rocklin, California, USA (SCNHM); en University of Washington Burke Museum of Natural History and Culture, Seattle, Washington, USA (UWBM). De meest complete exemplaren, NDGS 431 en uwbm 94084, vormen de primaire basis voor de beschrijving van de morfologie van de schedel (aanvullende Noot 1) en de reconstructie (Fig. 2) van D. vorax met aanvullende anatomische details opgenomen uit uwbm 94500 en SCNHM VMMa 20.
NDGS 431 (aanvullende Fig ‘ s 1 en 2) is een partiële schedel met delen van de zygomata, maxillae, gehemelte en links P3–M4. De braincase, basicranium en petrosalen zijn ook bewaard gebleven, hoewel sommige aspecten worden verpletterd (aanvullende Fig.7-9). De halfronde kanalen van het binnenoor zijn volledig aan de rechterkant alleen, zoals blijkt uit computertomografie (CT) beeldvorming (aanvullende Fig. 10). Gevonden in nauwe samenhang met de gedeeltelijke schedel, en hier beschouwd als onderdeel van hetzelfde individu, zijn fragmentarische rechter en linker premaxillae (zonder snijtanden), beide hoektanden, rechts P1–P3, links P1 en P2, en de rechter tympanische bulla en mastoïde proces. De P3 en M4 zijn volledig uitgebarsten maar hebben minimale tandslijtage, wat leidt tot de interpretatie dat NDGS 431 een jong volwassen individu vertegenwoordigt (aanvullende Noot 1). Een bemanning van NDGS heeft NDGS 431 opgegraven in 2007 in het bovenste derde deel van de Hell Creek formatie op ndgs plaats 27, 3,54 km ten noordoosten van Marmarth in Slope County, Zuidwest North Dakota. Het exemplaar werd in situ gevonden in een gele, gekruiste, slibige, fijnkorrelige zandsteeneenheid, ongeveer 75 cm dik en discontinu, die lateraal uitkneep tot een moddersteeneenheid. Deze geul-lag Depot is 2 m boven de basis van een Noord-gerichte blootstelling van een kleine heuvel in het midden van een weiland, en is bedekt en underlain door grijze, popcorn-verweerde mudstone. Een typische Laatste krijt (Lancian NA landzoogdier leeftijd) gewervelde microfossil assemblage, met inbegrip van dinosaurustanden, werd gevonden Als oppervlakte float en blad fossielen werden gevonden in situ.
UWBM 94084 (aanvullende Fig ‘ s 3 en 4) is een onvolledig rostrum met gepaarde premaxillae en voorste delen van de maxillae en nasale. De linker en rechter I1 en hoektanden, de linker P1-P3 en de rechter P1–2 zijn bewaard gebleven. De relatief grote grootte van het exemplaar en vlakke slijtage op de premolars suggereren dat het individu een volgroeide volwassene was. Een bemanning van het Rocky Mountain Dinosaur Resource Center vond uwbm 94084 in 2002 tijdens de opgraving van een skelet van een hadrosauride bij Wayne ‘ s x Triceratops locity (uwbm locality c1526), 17,24 km ten zuidwesten van Rhame in Bowman County, Zuidwest North Dakota. Het is van het bovenste deel van de Hell Creek formatie in een lichtgrijze tot bruine, fijnkorrelige tot middelkorrelige zandsteen eenheid met hematitische en limonitische ijzersteen concreties, en vertegenwoordigt een kanaal-lag afzetting.
SCNHM VMMa 20 (aanvullende Fig ‘ s 5a-d en 6a–d) is een fragment van een linker voorste jugal en bovenkaak dat een bijbehorende P1, P2-M2 en alveoli voor M3 en M4 bevat. De tandslijtage is gering, wat suggereert dat het exemplaar een jong volwassen individu vertegenwoordigt. Een team van het Sierra College Natural History Museum vond SCNHM VMMa 20 in 2002 in het Bug Creek gebied, McCone County, Noordoost Montana. Het exemplaar werd gevonden Als Drijver, maar de lokale stratigrafie suggereert dat het uit de bovenste Hell Creek formatie kwam.
UWBM 94500 (aanvullende Fig ‘ s 5e–h en 6e–h) is een fragment van een linkerjukbeen en bovenkaak met een deel van het palatale proces, de P3–M2 en alveoli voor M3–M4. De tandslijtage en de grootte van het monster geven aan dat het van een volgroeide volwassen individu was, vergelijkbaar in grootte met het individu vertegenwoordigd door uwbm 94084. Een bemanning van de Universiteit van Washington heeft in 2012 uwbm 94500 opgegraven in de uppermost Hell Creek Formation op de second Level locity (Uwbm locality C1692=University of California Museum of Paleontology locity V87101) in de McGuire Creek area, McCone County, Noordoost Montana. De productieve horizon is donkergrijs tot bruin, gekruiste, fijnkorrelige zandsteen die een Paleoceen kanaalvertraging vertegenwoordigt ∼19 m onder de MCZ steenkool met herwerkte Laatste krijt fossielen, waaronder dinosaurustanden en meestal waarschijnlijk uwbm 94500 (ref. 45).
micro-CT-scanning en-verwerking
het grootste deel van NDGS 431 werd gescand aan de Pennsylvania State University. Resolutie van elke ct slice was 1.024 × 1.024 pixels, de interpixel afstand was 0,0672, mm en interslice afstand was 0,0673, mm. de bijbehorende delen van NDGS 431 werden gescand aan de Universiteit van Washington (uw) Santana Lab. Resolutie van elke ct slice was 1.024 × 1.304 pixels, en pixel grootte was 0,0296, mm. uwbm 94084 werd gescand op de SANTA faciliteit van de uw School of Medicine. De resolutie van elke ct-schijf was 668 × 1.968 pixels en de pixelgrootte was 0,0344, mm. Uwbm 94500 en SCNHM VMMa 20 werden gescand op de Duke University MICRO-CT faciliteit op 0,0205, mm resolutie. CT-beelden van Didelphodon werden vergeleken met die van de bestaande didelphids D. virginiana en Chironectes minimus die werden gescand aan de Universiteit van Texas in Austin CT-faciliteit (www.digimorph.org/specimens).
een composietmodel van de schedel werd geassembleerd in Geomagic Studio 2014.1.0 (3D Systems, Rock Hill, South Carolina, USA). Digitale isolatie van de petrosalen, segmentatie van het benige labyrint en metingen van gesegmenteerde digitale endocasts werden uitgevoerd in Avizo 7.0 (VSG Imaging) volgens eerder gebruikte methoden46, 47, 48. Orthogonale vlakken door de schedel werden gedefinieerd volgens methoden aangepast van Rodgers49. Punten langs de mediale hechtingen in de achterste helft van de schedel werden gebruikt om het verticale sagittale vlak (XZ) te definiëren. Een aangepaste Ried ‘ s lijn van het centrum van de ventrale rand van het infraorbitale foramen naar het centrum van de dorsale rand van de externe auditieve meatus werd gebruikt om het horizontale (frontale) vlak (XY) te definiëren. Normaal gesproken wordt de onderste rand van de baan gebruikt, maar geen van beide banen wordt bewaard op het specimen. De ventrale rand van het infraorbitale foramen is alleen aan de linkerkant van de schedel bewaard, maar de dorsale randen van beide externe auditieve meati zijn aanwezig. Het axiale vlak (YZ) snijdt de centra van de dorsale Velgen van de externe auditieve meati en staat loodrecht op de sagittale en horizontale vlakken.
fylogenetische analyse
We gebruikten een data matrix van 164 karakters (67 dentale, 86 craniale en 11 mandibulaire) die werden gescoord voor 48 taxa (13 outgroup taxa, 10 deltatheroidans en 25 buideldieren). De gegevensmatrix werd voornamelijk afgeleid van Rougier et al.2,10,50 maar met wijzigingen en toevoegingen uit andere eerdere studies9, 11, 51, 52 en deze studie. Op basis van het nieuwe craniodentale materiaal hebben we de partituren van Didelphodon voor 41 karakters in de matrix bijgewerkt; 34 waren voorheen onbekend (?) en zeven waren bekend, maar herzien met nieuwe informatie. Didelphodon is nu de bekendste krijt buideldier in de dataset (88% van de karakters scoorde versus 72% in Bi et al.9). Aan deze gegevensmatrix hebben we ook twee NA Cenozoïsche buideldieren (Herpetotherium en Mimoperadectes geïnformeerd door Peradectes) toegevoegd die eerder waren opgenomen in andere gegevensmatrices 11, 20 maar niet in de matrices van Rougier et al.2,10,50 of zijn derivaten 9,52. De Scores voor Herpetotherium en Mimoperadectes-Peradectes waren grotendeels gebaseerd op eerdere studies11,20 en onze eigen waarnemingen. Een paar partituren voor Pucadelphys, Mayulestes, de’ gurlin Tsav skull ‘ en Andinodelphys werden gewijzigd van Rougier et al.10 op basis van Horovitz et al.11 en onze eigen waarnemingen. We gebruikten Appendix B van Horovitz en Sánchez-Villagra53 voor karakter correspondentie over studies. De karakterlijst en scores voor Didelphodon staan in aanvullende noot 2. We hebben onze data matrix (aanvullende Data 1) Aan een nieuwe technologie zoeken in TNT (Versie 1.1)54, met behulp van de sectorial, ratchet, drift en boom-fusing strategieën met 500 minimum lengte trees55,56 en het aanwijzen van 11 van de multi-state karakters als additief.
testen van alternatieve boomtopologieën
om te testen of de topologie van onze strikte consensusboom robuust is, hebben we deze vergeleken met twee alternatieve topologieën. Eerdere analyses hebben over het algemeen na krijt stengel buideldieren geplaatst als een vroege divergerende buideldieren groep of als een klasse ver van de kroon groep, en SA stengel buideldieren zijn geplaatst als zustertaxon buideldieren buideldieren 2,9,10,50,52 of Herpetotheriidae+buideldieren 11,20. Om deze alternatieven te vergelijken met onze strikte consensusboom, hebben we Templeton-tests uitgevoerd in TNT (aanvullende Noot 4).
de timing van de oorsprong van Marsupialia beperken
Marsupialia is een kroonklade gevormd door de meest recente gemeenschappelijke voorouder van bestaande metatherianen, plus al zijn afstammelingen2. Volgens onze fylogenetische analyse worden Mimoperadectes–Peradectes en Herpetotherium samen met bestaande buideldieren (Dromiciops, Didelphis en Marmosa) in buideldieren opgenomen. De oorsprong van de kroongroep buideldieren wordt daardoor beperkt door de leeftijd van de oudste fossielen toegeschreven aan buideldieren: de oudste bekende soorten Peradectes (bijvoorbeeld P. minor) komen uit het vroege Paleoceen (Midden Puercan, ca. 65.1 Myr ago) 32, terwijl de oudste bekende soorten van Herpetotherium (bijvoorbeeld H. comstocki) afkomstig zijn uit het vroegste Eoceen (vroeg Wasatchian, ca. 55 jaar geleden). Omdat Herpetotherium lid is van de monofyletische Herpetotheriidae6,57, kunnen we zijn afstamming nog verder uitbreiden tot ten minste het oudste lid van deze klade. Williamson en Lofgren58 plaatsten Golerdelphys stocki, die bekend is door vier geïsoleerde kiezen, in de Herpetotheriidae. Deze exemplaren zijn afkomstig uit de Midden Tiffanian-age Goler formatie in Californië (middle Palaeoceen, ca. 60 Myr geleden). Bovendien, Case et al.12 stelde de late Maastrichtiaanse (Lanciaanse) Nortedelphys voor als herpetotheriide, maar fylogenetische analyses ondersteunden deze claim niet6,57. De V-vormige bovenmolaire centrocrista gedeeld door Nortedelphys en herpetotheriids lijkt in deze taxa57 convergent te zijn geëvolueerd. In recente fylogenetische analyses door Williamson et al.6,57, het late Campanien (Judithisch, ca. 79-74 Myr ago) taxon Ectocentrocristus foxi valt onder de herpetotheriids. Omdat dit taxon echter gebaseerd is op een enkele tand waarvan sommigen hebben beweerd dat het geen Molaire maar een vierde afvallende premolaire van Turgidodon6 is, interpreteren we deze gegevens voorzichtig: de oudste herpetotheriiden gingen ten minste terug tot het middenpaleoceen (Fig. 3, grijze ster), zoals weergegeven door Golerdelphys, en mogelijk de late Campanian (Fig. 3, grijze ster met query), zoals vertegenwoordigd door Ectocentrocristus. Dus, volgens onze resultaten, strekt de oorsprong van Kroon buideldieren zich uit tot ten minste het vroege Paleoceen (leeftijd van Peradectes minor) en mogelijk het late Campanien (leeftijd van E. foxi).
als extra bemonstering van de Australidelphia leidt tot een herziene fylogenetische plaatsing van Dromiciops zodanig dat Mimoperadectes–Peradectes en Herpetotherium zuster taxa zijn van in plaats van leden van buideldieren, dan zou de oorsprong van Kroon buideldieren Vroeg Eoceen zijn (54-52 Myr geleden)33 gebaseerd op de oudste onbetwiste Kroon buidelfossielen uit de Itaborai lokale fauna van Brazilië59. De oorsprong van de stengel buideldieren zou worden beperkt door de leeftijd van de geest-afstamming die wordt geïmpliceerd door de leeftijd van het oudste lid van het zustertaxon, de Herpetotheriidae of Peradectidae (Vroeg-Paleoceen of mogelijk laat-Campanien).een laatste alternatief om te overwegen is dat sommigen, op basis van tandgelijksoortigheid, hebben betoogd dat Glasbius uit het late Maastrichtien (Lancian) van NA zustertaxon is van de Sa Polydolopimorphia60, die op zijn beurt verbonden is met de bestaande Caenolestidae of de bestaande Microbiotheria53,61. Indien correct, zou dit het lidmaatschap van Marsupialia uitbreiden en zijn oorsprong terug te duwen tot ver in het Krijt (100 Myr geleden of ouder). Nochtans, blijven wij niet overtuigd van deze hypothese omdat het niet rigoureus in een fylogenetische analyse is getest die een brede steekproef van taxa en anatomische karakters gebruikt. In plaats daarvan volgen we Clemens16 met het argument dat de tandheelkundige gelijkenissen van deze taxa waarschijnlijk het resultaat zijn van convergente evolutie naar een fruitig/granivoor dieet, niet gedeeld recente afkomst.
schatting van de lichaamsmassa
talrijke voorspellende lichaamsmassa-vergelijkingen zijn ontwikkeld op basis van regressieanalyses van craniodentale metingen van bestaande zoogdieren 22,62. Om de lichaamsmassa in D. vorax te schatten, hebben we gekozen voor formules ontwikkeld uit een all-dasyuromorphische dataset22. We vonden deze dataset het meest geschikt voor de taak omdat dasyuromorphanen een beperkte taxonomische groep buideldieren zijn en ze de craniodentale morfologie van Didelphodon adequaat benaderen. Deze vergelijking leverde ook redelijke schattingen van de lichaamsmassa op voor een monster van D. virginiana met tag mass data (gegevens niet hier weergegeven). We schatten lichaamsmassa ‘ s van vier exemplaren van D. vorax: (1) de relatief complete schedel van een jongvolwassene (NDGS 431); de snuit van een meer volwassen individu (UWBM 94084); de bijna complete dentary van jongvolwassene (UWBM 102139); en de meer fragmentarische dentary van een jongvolwassene (UCMP 159909). Voor NDGS 431 gebruikten we de formules die TSL en upper-molar-occlusal-row length (UMORL) gebruiken. Voor UWBM 94084 hebben we TSL geschat op basis van de schaalverhouding tussen de lengte van de snuittip tot P3–M1 embrasure en TSL in NDGS 431. Voor de prothesen gebruikten we de formules voor de lengte van de onderste Molaire rij en de lengte van de onderste Molaire occlusale rij. Deze schattingen van het lichaamsgewicht zijn weergegeven in aanvullende tabel 4. We gebruikten de schatting van de lichaamsmassa voor NDGS 431 van de UMORL omdat deze een lagere voorspellingsfout heeft (14%) dan die voor TSL (19%). UMORL metingen zijn niet beschikbaar voor uwbm 94084, dus hebben we de body mass estimate van de geschaalde TSL gebruikt.
schatting van de maximale grootte van de prooidieren van D. vorax
De Grootte van het Predatorlichaam beperkt de maximale lichaamsgrootte van de prooidieren die het kan doden. Om energetische en biomechanische redenen voeden kleine tot middelgrote predatoren (<15-20 kg) zich meestal met kleine gewervelde en ongewervelde dieren die slechts een fractie van hun eigen lichaamsmassa vormen36,63,64. Meers23 ontwikkelde een regressieformule om de maximale prooidiameter te voorspellen op basis van het lichaamsgewicht van een roofdier, met behulp van een grote dataset van bestaande roofdieren en hun grootste bekende prooidieren. Om te corrigeren voor logaritmische transformatiebias65, berekende Meers23 een Ratio estimator (RE) correctiefactor volgens de methode van Snowdon66. Omdat deze correctiefactor niet werd gerapporteerd, hebben we deze gereconstrueerd aan de hand van de regressieformule en de bijlage van vergelijkende gegevens in Meers23. We hebben de formule van Meers en de gereconstrueerde re-correctiefactor toegepast op vier verschillende schattingen van de lichaamsmassa van D. vorax (aanvullende tabel 4). De schattingen en 95% betrouwbaarheidsintervallen zijn weergegeven in aanvullende tabel 5.
Bijtkrachtanalyse
om de bijtkracht in D. vorax en andere taxa te schatten, repliceerden we Thomason ’s methode met behulp van tweedimensionale afbeeldingen van digitale oppervlaktemodellen in plaats van foto’ s van droge schedels 67,68. In deze analyse gebruikten we het composietmodel van het CT gescande D. vorax craniaal materiaal. Stereolithografiebestanden van schedels van L. canadensis (UCLA 15275), S. harrisii (USNM 307639), T. taxus (LACM 45012) en D. virginiana (TMM M-2517) werden gedownload van de DigiMorph database. De linkerkant van het composiet schedelmodel van D. vorax NDGS 431 is het meest compleet, dus voor alle taxa namen we metingen van de linkerkant van de schedel en verdubbelde de geschatte bijtkracht om rekening te houden met bilaterale bijtkrachten.
De variabelen die nodig zijn om in te schatten bijten kracht van lineaire metingen van de schedel zijn de volgende: de verwachte fysiologische doorsnede (PCSA) van de spier groepen die betrokken zijn in de kaak adductie; de lengte van de hefboom in de armen van elke spier force vector over de temporele–mandibulaire gewricht (TMJ), en de lengte van de outlever, of de afstand van de TMJ-as naar het punt beet. Onze bijtkrachtberekeningen zijn gebaseerd op de bijdragen van de temporalisspier en de gecombineerde kauwspieren en pterygoidespieren. Om temporalis PCSA te schatten, werden de schedels digitaal gepositioneerd in Geomagische Studio met behulp van vier punten op de schedel om het vlak van het posterodorsale uitzicht te definiëren: de meest achterste punten van de linker en rechter jukbeenbogen, en de meest laterale punten van de linker en rechter postorbitale procesen68. Het gecombineerde gebied van de masseter en pterygoide werd geschat door de schedels in ventraal zicht te plaatsen. Het temporalis gebied werd geschetst als de linker infratemporale fossa begrensd door de jukbeenboog en hersengeval in posterodorsale weergave (aanvullende Fig. 11a), en de masseter en ptergyoïde gebied werd geschetst als de infratemporale fossa begrensd door de jukbeenboog en hersenen geval in ventraal zicht (aanvullende Fig. 11b) 67. Het gebied van de geschatte spierdoorsneden en het gebied centroids werden berekend in ImageJ v1. 49 (U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA).
hoewel in de literatuur veel waarden van spierspanning zijn gebruikt, hebben we een constante spierspanning van 300 kPa gebruikt (ref. 24) vermenigvuldigd met de geschatte PCSA om de kracht van de temporalis, T, en de masseter en pterygoid, M. te berekenen. De spierkracht werd vervolgens uitgeoefend op de schedel als een enkele krachtvector die loodrecht op het vlak van de dwarsdoorsnede van de spier door het gebied centroid (aanvullende Fig. 11 quater). De hefboom van de masseter, m, werd gemeten als de loodrechte afstand van het gebied centroid tot de TMJ in ventraal zicht (aanvullende Fig. 11b) in ImageJ. Het temporalis-centroïd en het vlak van de geschatte PCSA werden lateraal op de schedel overgebracht, en de temporalis-hefboom, t, werd gemeten als de loodrechte afstand van het centroïd tot het TMJ (aanvullende Fig. 12c). De uitsteeklengte o werd gemeten als de zijdelingse afstand van de TMJ tot twee bijtpunten, één aan de punt van de hond en één in het midden van de eerste kies. De bijtkracht werd vervolgens berekend uit de som van de momenten gegenereerd door de temporalis-en masseterkrachten over de TMJ gedeeld door de afstand tot het bijtpunt, die vervolgens werd verdubbeld om rekening te houden met bilaterale biting67:
onze metingen en bijtkrachtschattingen worden weergegeven in aanvullende tabel 6. We kunnen alleen bijtkrachten schatten voor D. vorax met behulp van de kleinere, meer complete schedel (NDGS 431); we zouden echter grotere bijtkrachtschattingen voor de grotere uwbm 94084 voorspellen. In het licht van de bijna identieke hondenbeet kracht schattingen voor S. harrisii door ons en door Wroe et al.24, waarbij verschillende specimens worden gebruikt, hebben we er vertrouwen in dat onze resultaten voor de andere taxa consistent zijn met die in Tabel 1 van Wroe et al.24 Bijtkrachtschalen met lichaamsmassa 23, 24, zodat vergelijking van bijtkrachtschattingen over een breed scala van lichaamsmaten problematisch is. Om deze lichaamsgrootte allometrie aan te passen en vergelijkingen van relatieve bijtkrachten mogelijk te maken, Wroe et al.24 geschatte BFQ, die de reststoffen van de regressie van log lichaamsmassa en log geschatte beet kracht gebruikt. Aanvullende tabel 7 bevat de gegevens over de lichaamsmassa en de bijtkracht van de hond uit Tabel 1 van Wroe et al.24 en deze studie. Uit die dataset, voerden we een regressie uit van log body mass versus log CBs. De regressieformule werd vervolgens gebruikt om nieuwe BFQ-waarden voor alle taxa te berekenen. Sommige BFQ ‘ s verschillen enigszins van die in Tabel 1 van Wroe et al.24 als gevolg van de gegevensverzameling-specifieke regressieformules. Voor D. vorax gebruikten we de schatting van de maximale lichaamsmassa voor NDGS 431 (aanvullende tabel 4) als een conservatieve schatting van BFQ (lagere schattingen van de lichaamsmassa produceren hogere BFQ ‘ s).
relatieve premolaire grootte
van Valkenburgh25 en Hartstone-Rose26 onderscheidden tussen voedingscategorieën bij carnivoren en buideldieren met behulp van een aantal craniale en tandheelkundige indices. Zij stelden met name vast dat RPS het grootst was onder durophagous taxa in vergelijking met alle andere voedingscategorieën. RPS werd berekend voor D. vorax zoals beschreven in aanhangsel 2 van van Valkenburgh25: de maximale breedte van de ultieme premolaar (in mm) werd gedeeld door de kubuswortel van het lichaamsgewicht (in kg).Van Valkenburgh en Ruff28 onderzochten het biomechanische verband tussen de vorm van de hoektand en het voedingsgedrag bij grote carnivoren door de hoektand te modelleren als een vaste bundel en op zijn beurt de weerstand tegen buigkrachten in de anteroposterior en mediolaterale richtingen te schatten. We hebben deze methoden toegepast op specimens van D. vorax, D. virginiana, S. harrisii en T. taxus (aanvullende tabel 9). Alle metingen werden uitgevoerd met digitale remklauwen op de werkelijke monsters, zoals aangegeven in Fig. 1 van Van Valkenburgh en Ruff28 en volgens de methoden in hun tekst. Vervolgens voegden we onze gegevens toe aan hun dataset en maakten bivariate plots om de hondenvorm van D. vorax te onderzoeken in de bredere context van bestaande zoogdier roofdieren (aanvullende Fig. 12 en aanvullende tabel 10).
mandibulaire buigsterkte analyse
Therrien29 onderzocht het biomechanische verband tussen mandibulaire vorm en voedingsgedrag bij bestaande carnivoren door het mandibulaire lichaam te modelleren als een vaste bundel, en op zijn beurt de weerstand tegen buigkrachten in het mediolaterale en het dorsoventrale vlak te schatten. Gezien dezelfde materiaaleigenschappen van het bot is een dorsoventraal diep mandibulair lichaam beter bestand tegen krachten in het dorsoventrale vlak, terwijl een mediolateraal breed mandibulair lichaam beter bestand is tegen krachten in het mediolaterale vlak. Wij hebben deze methoden toegepast op specimens van D. vorax, D. virginiana en S. harrisii (aanvullende Tabel 11). Alle metingen werden uitgevoerd met digitale remklauwen op de werkelijke monsters, zoals aangegeven in Fig. 2 van Derrien29 en volgens de methoden in die tekst. Omdat metatherianen verschillen van bestaande carnivoren in tandformule, hebben we metingen gedaan bij verschillende interdentale openingen: canine; p2–p3; p3–m1; m1–m2; m2–3; en post m4. Dwarsdoorsnede afmetingen en, op zijn beurt, buigsterktes kunnen variëren langs het onderkaaklichaam op een manier die correleert met voedselgedrag in bestaande carnivoren 29. Ter vergelijking met taxa in Fig. 3-7 van Therrien29 hebben we onze gegevens als mandibulaire krachtprofielen in aanvullende Fig. 13.
analyse van tandheelkundige microwear met geringe vergroting
tandheelkundige microwear wordt gebruikt als maatstaf om het voedingsgedrag van individuele dieren af te leiden. Het wordt gekwantificeerd door putjes en krassen op het glazuur van het occlusale oppervlak van de tanden te tellen en is op grote schaal gebruikt om het dieet van een verscheidenheid van zoogdieren te bestuderen69,70. Deze kenmerken weerspiegelen de materiële eigenschappen van het voedsel en exogene items eaten71. Met name wijst een hoge dichtheid van krassen op de inname van schurende voedingsmiddelen (inclusief plantaardig materiaal en grit), terwijl overvloedige putten wijzen op een dieet dat bestaat uit harde voedingsmiddelen van zowel planten (bijvoorbeeld zaden en noten) en dierlijke bronnen (bijvoorbeeld botten en schelpen)72,73. Door het kwantificeren van de microwear van soorten met bekende diëten, kan een vergelijkende dataset worden gebouwd en vervolgens worden gebruikt om het dieet van taxa te schatten waarvoor voedselinname onbekend is, inclusief uitgestorven soorten. Hoewel meerdere studies de microwear van talrijke levende zoogdieren waarvan het dieet bekend is, hebben gekwantificeerd, tonen analyses van fouten tussen de waarnemers aan dat elk onderzoek naar het dieet van fossiele taxa zijn eigen vergelijkende gegevensset moet ontwikkelen74.we hebben daarom microwear gekwantificeerd bij 16 moderne zoogdieren. We richtten ons monster op kleine zoogdieren met lichaamsmassa ‘ s vergelijkbaar met die van Mesozoïsche taxa in het algemeen, en Didelphodon in het bijzonder, met inbegrip van tal van buideldieren. Hun voeding varieert van vlees-tot herbivoor, met inbegrip van omnivoren, insectivoren en dieren die durophagie kunnen veroorzaken (aanvullende Tabel 12). Diëten van levende zoogdieren werden uit de literatuur overgenomen. Op basis van de dominante voedselproducten die door het dier worden geconsumeerd, hebben we elk taxon ingedeeld in een van de vijf voedingscategorieën: carnivorie; door dieren gedomineerde omnivorie; omnivorie; door planten gedomineerde omnivorie; en herbivorie.
alle bemonsterde specimens waren volwassen individuen uit in het wild verzamelde museumcollecties (het voer van een in gevangenschap gehouden dier is niet representatief voor het wilde gedrag van dat dier). Omdat de microwear kenmerken die door verschillende waarnemers worden geteld niet kunnen worden vergeleken, telde slechts één onderzoeker (J. J. C.) putjes en krassen op het tandoppervlak van de bemonsterde monsters. We gebruikten stereomicroscopie met lage vergroting om microwear in ons monster te kwantificeren. Monsters werden waargenomen onder een Leica MZ 9.5 microscoop met een × 2.0 objectief. Microwear kenmerken werden geteld met behulp van een netvlies om een consistent gebied van de tand te tellen over specimens (0,3 mm2) bij × 70 vergroting. Vanwege de glazuureigenschappen kan tandglazuur niet direct worden waargenomen onder de stereomicroscope69. Daarom gieten we specimens en maakte duidelijke, high-definition epoxy afgietsels van de tand van belang volgens de methode van Solounias en Semprebon69. Na eerdere studies telden we microwear op de bovenste en onderste tweede kiezen van eutherische zoogdieren75, met uitzondering van carnivoren waarvoor we de eerste bovenste of onderste kiezen telden 76. We telden de analoge tanden, de bovenste en onderste derde kiezen, van metatherianen. Microwear werd geteld op het verbrijzelde oppervlak van de tand: het protocon van de bovenste kiezen, of het talonide bekken van de onderste kiezen. Op elke tand werden negen verschillende kenmerken gekwantificeerd (aanvullende tabellen 14 en 15): vier verschillende soorten putten (kleine putten, grote putten, kleine prikputten en grote prikputten) en vijf verschillende soorten krassen (kruiskrassen, fijne krassen, Grove krassen, hypercoarse krassen en groeven). We hebben uit onze dataset fossiele specimens met taphonische damage77 uitgesloten.
we hebben de fout binnen de waarnemer beoordeeld door een subgroep van 20 specimens te tellen, waaronder een carnivoor (L. canadensis), twee door dieren gedomineerde omnivoren (Nasua narica en T. glis) en een plant gedomineerde omnivoren (Potoreuze trydactylus), twee keer en het vergelijken van de twee onafhankelijke tellingen (aanvullende tabel 13). De intra-observer consistentie in Microwear tellingen werd berekend met behulp van Spearman ‘ s rangorde correlatiecoëfficiënt, die niet zo gevoelig is voor uitschieters en niet-normale verdelingen als andere coëfficiënten. Omdat de meeste kuilen kleine kuilen zijn en de meeste krassen kruis krassen zijn, hebben we ook correlatieanalyses uitgevoerd voor deze twee categorieën microwear functies. Het aantal microwear features geteld voor elk exemplaar werd genormaliseerd door het totale aantal microwear features geteld voor het exemplaar om rekening te houden met verschillen in het aantal Microwear features tussen de exemplaren. Het percentage van elke categorie microwear features voor elk exemplaar werd gebruikt in een multivariate analyse van de Microwear signature (dat wil zeggen gecombineerde percentages van de verschillende categorieën microwear features). Vanwege de niet-normale en niet-lineaire aard van onze gegevens, die veel nullen bevatten, hebben we PCoA gebruikt om een multivariate Microwear ruimte te construeren om overeenkomsten te visualiseren tussen de Microwear signatuur van D. vorax en die van bestaande zoogdieren (aanvullende Fig. 14). De analyse van microwear functies werd uitgevoerd in R 3.1.3 (ref. 78) met behulp van RStudio 0.98.1103 (ref. 79) en het pakket vegan 2.3–4 (ref. 80).