Lucy’s Sudden Fall

This week, an [article] was published that examined the remains of Lucy. You may know of Lucy – she is a specimen of the hominoid species Autralopithecus afarensis. This species is a relative of modern humans that lived around 3.2 million years ago. She was found in 1974 and is relatively complete, making her very valuable and rare.

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Evolutionary tree of hominids. Time is along the bottom in millions of years. Lucy is a species of Australopithecus afarensis. From here.

Lucy is usually housed in Ethiopia, but was recently traveling the US. While in Texas, she was CT scanned by the University of Texas at Austin CT facility. CT scanning allows 3-dimensional models to be made of the fossil, so that more studies can be done on the same specimen without worrying about breaking the original fossil.

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Figure S1 from the article showing the different breaks in the humerus.

The CT scans shows multiple bone breaks in both humeri (the upper arm bone), the femur (upper leg bone), ribs, hips, and skull. The types of breaks she has are consistent with what doctors see in patients that have fallen from a great height. Even more shocking is that some of the breaks show that Lucy stretched her arms out while she was falling to try to protect herself. The bone breaks tell us that the height she fell from was too much and that her organs would have been injured as well. Sadly, Lucy probably died from these injuries. Fortunately, modern medicine and scientific methods were able to come together to tell us her story.

La Caída Súbita de Lucy

Esta semana, se publicó un [artículo] que examinó los restos de Lucy. Tal vez conocen a Lucy – ella es una espécimen de la especie homínida Australopithecus afarensis. Esta especie es una pariente de los humanos modernos que vivió cerca de 3.2 millones de años atrás. Lucy fue hallada en 1974 y está relativamente completa, haciéndola muy valiosa y rara.

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Un árbol evolucionario de homínidos. El tiempo corre debajo de la imágen en millones de años. Lucy es una especie de Australopithecus afarensis. De aqui.

Lucy usualmente está alojada en Etiopía, pero recientemente estuvo viajando por los Estados Unidos. Durante su visita a Tejas, ella fue escaneada con Tomografía Computarizada (TC) en la Universidad de Tejas en Austin en su facilidad de TC. Los escaneos de TC permiten la creación de modelos de un fósil en 3 dimensiones, así más estudios se pueden hacer en el mismo espécimen sin preocuparse se romper el fósil original.

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Figura S1 del artículo mostrando las distintas quebraduras en el húmero.

Los escaneos muestran múltiples huesos quebrados en los dos húmeros (el hueso del brazo superior), el fémur (el hueso de la pierna superior), las costillas, la cadera y el cráneo. El tipo de quebraduras es consistente con lo que encuentran los doctores cuando alguien se cae de gran altura. Aún más sorprendente es que algunas de las quebraduras muestran que Lucy estiró sus brazos mientras caía para tratar de protegerse. Las quebraduras nos dicen que la altura de la cual ella se cayó fue mucha y que sus órganos también se habrían lastimado. Tristemente, Lucy probablemente murió de estas heridas. Afortunadamente, la medicina moderna y los métodos científicos se pudieron unir para contar su historia.

Un Fósil Fantástico

Esta semana, un nuevo fósil llegó a su casa permanente en el Museo Burke del estado de Washington (USA). El fósil, los restos de un Tiranosaurio rex, incluyen un cráneo muy completo, unas vertebras, unas costillas, la cadera, y partes de la mandíbula. Aunque todavía no hay un artículo científico que describa a este fósil en detalle, quiero hablar un poco sobre él aquí.

El Tiranosaurio rex es uno de los dinosaurios más populares. Y porqué no? Tenía una cabeza gigante y brazos chiquitos, vivió sobre el final del Mesozoico en la parte oeste de los Estados Unidos, y era un carnívoro.

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“Tengo una cabeza grande y brazos pequeños.” © Disney.

Aunque es tan popular, no tenemos tantos especímenes fósiles de este dinosaurio. Los cráneos completos son súper raros. Así que este hallazgo del Museo Burke es una verdadera joya.

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La excavación del cráneo. Foto de D. DeMar.

El fósil fue encontrado en la Formación de Hell Creek en Montana (USA) este verano (2016) por 2 voluntarios. El fósil, apodado el “Rex Tufts-Love” en honor a los dos descubridores, necesitó de 45 voluntarios por más de un mes para poder excavarlo. El cráneo tiene más de 4 pies (1.2 metros) de largo y pesa 2,500 libras (1133 kilos), mayormente debido al peso de la piedra que rodea al fósil dentro del yeso protector.

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El cráneo llegando al Museo Burke. Foto de G. Hindsley (Seattle PI).

Esta semana, el fósil llegó sin accidente al Museo Burke, adonde preparadores van a sacar la piedra que rodea al fósil y probablemente van a ponerlo en exhibición. Este hallazgo muestra la importancia de seguir buscando fósiles (todavía tenemos mucho por encontrar!) y que si estás en el lugar adecuado, *vos* podés encontrar fósiles también! Busquen oportunidades locales para participar en una expedición al campo y ayuden a los paleontólogos a encontrar nuevos especímenes!

A Fantastic Fossil Find

This week a new fossil has made it to its forever home in the Burke Museum of Washington State. The fossil, the remains of a Tyrannosaurus rex, includes a very complete skull, some vertebrae, ribs, hips, and parts of the lower jaw. Even though there is not yet a scientific article that describes this fossil in detail, I wanted to talk a little bit about it here.

Tyrannosaurus rex is one of the most popular dinosaurs out there. And what’s not to love? It’s got a giant head, and tiny arms, lived at the end of the Mesozoic in the western USA, and was a carnivore.

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© Disney.

Even though it is so popular, we do not have that many fossil specimens. Complete skulls are super rare. So this new Burke Museum find is a true gem.

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The excavation of the skull. Photo by D. DeMar.

The fossil was found in the Hell Creek Formation of Montana this summer (2016) by 2 volunteers. The fossil, nicknamed the “Tufts-Love Rex” after the 2 discoverers, took 45 volunteers over a month to excavate. The skull is over 4 feet long and weighs 2,500 pounds (1133 kilos), mostly because of the rock surrounding the fossil inside the protective plaster jacket.

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The skull arriving at the Burke Museum. Photo by G. Hindsley (Seattle PI).

This week, the fossil made it safely to the Burke Museum, where preparators will remove the rock from the fossil and probably put it on display. This find shows how important it is to continue to search for fossils (we still have so much to find!) and that as long as you’re in the right place, *you* can find fossils, too! Look for local opportunities to join a field expedition and help paleontologists find new specimens!

Humans and the Last Ice Age

This week we will continue our discussion from last week about the last Ice Age. This time, about humans. How did we get to the Americas? And I’m not talking about Christopher Columbus, because we all know he encountered American Indians. But how did those first people arrive on this continent?

A new [article], published this week, takes us back to the last Ice Age, around 14,000 years ago. At this time, two large ice sheets, the Laurentide and the Cordilleran Ice Complex, were covering most of Northern North America. In some places, these ices sheets were up to 2 miles thick.

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The thickness of the ice sheets at different cities 21,000 years ago. From here.

These ice sheets made it impossible for people to walk from Easternmost Russia to Alaska, or from Alaska to Canada and the more southern parts of North America. So people had to wait for the ice sheet to melt before making it over to the Americas. Also, once the ice melted, it left a giant lake that needed to shrink before people could cross it. Before now, the timing of when this ice sheet opened was not well worked out.

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The Laurentide and Cordilleran ice sheets. From here.

This study took sediment cores from lakes (like we discussed [last week]) and looked at all the DNA, small organisms, pollen, isotopes, and the sediments themselves that were present in the cores to test how the environment was changing from 14,000 to 11,000 years ago. The authors found that before 12,600 years ago there was little to no plant life in this region. Between 12,600 and 11,600 years ago there was steppe vegetation present. This type of vegetation creates a habitat for many animals like elk, moose, jackrabbits, voles, birds, and fish.

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The steppe environment by J. Matternes.

After 11,500 years ago the lake had more green algae, but also had evidence for poplar trees in the area. These trees provide habitat and food for many animals, and wood for fires and tools for people. So the authors conclude that a corridor through the ice would have been present starting around 12,600 years ago, with enough plants and animals present to support humans.

One last piece of the puzzle makes the story more complicated. There are human artifacts in the Americas starting around 13,400 years ago. So how did those people get there? The authors think that there were 2 pulses of immigration to the Americas. An earlier one from the coast, and a later one through the ice sheet. As always, more information will help to answer these questions.

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Figure 4 from the paper showing the two migration routes and their potential timing. Kyr means thousand years ago.

Los Humanos y la Última Era de Hielo

Esta semana vamos a continuar nuestra discusión de la semana pasada acerca de la última Era de Hielo. Esta vez, discutiremos acerca de los humanos. Como llegamos a las Américas? Y no estoy hablando de Cristóbal Colón, porque todos sabemos que él se encontró con los indígenas americanos. Pero cómo llegaron esas primeras personas a este continente?

Un nuevo [artículo], publicado esta semana, nos transporta otra vez a la última Era de Hielo, unos 14,000 años atrás. En ese momento, dos grandes capas de hielo, la Capa Laurentino y la Compleja Capa de Hielo de la Cordillera, cubrían la mayor parte del norte de América del Norte.  En algunos lugares, estas capas de hielo tenían un grosor de hasta 2 millas.

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El grosor de las capas de hielo en distintas ciudades 21,000 años atrás. De aquí.

Estas capas de hielo hicieron imposible que la gente caminara del extremo oriental de Rusia hacia Alaska, o de Alaska a Canadá y a las partes más al sur de Norte América. Así que la gente tuvo que esperar que la capa de hielo se derritiera antes de llegar a las Américas. También, al derretirse el hielo se formó un lago gigante que tuvo que achicarse antes que la gente pudiera cruzarlo. Hasta ahora, la cronología de cuando se abrió esta capa de hielo no se conocía bien.

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La Capa Laurentino y la Compleja Capa de Hielo de la Cordilleras. De aquí.

Este estudio obtuvo testigos de sedimento de lagos (como hablamos la [semana pasada]) y analizaron toda el ADN, los organismos chicos, el polen, los isótopos, y los sedimentos que estaban presentes en los testigos para resolver como estaba cambiando el ambiente de 14,000 a 11,000 años atrás. Los autores encontraron que antes de 12,600 años atrás no había casi ninguna planta en esta región. Entre 12,600 y 11,600 años atrás había vegetación de estepa. Este tipo de vegetación crea un hábitat para muchos animales como ciervos, alces, conejos, ratones de campo, pájaros, y peces.

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La estepa por J. Matternes.

Después de 11,500 años atrás, el lago tuvo más algas verdes, pero también hay evidencia de árboles Álamos en el área. Estos árboles proveen un hábitat y comida para muchos animales, y madera para fogatas y herramientas para la gente. Así que los autores concluyen que un pasillo a través del hielo habría existido  desde alrededor de 12,600 años atrás, con suficientes plantas y animales presentes para sustentar a la gente.

Una última pieza de este rompecabezas hace que la historia se complique. Hay artefactos humanos en las Américas desde alrededor de 13,400 años atrás. Así que cómo llegó esta gente allí? Los autores piensan que hubo 2 olas de inmigración a las Américas. Una más temprana por la costa, y otra más tarde a través de las capas de hielo. Como siempre, más información nos va a ayudar a responder estas preguntas.

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Figura 4 del artículo mostrando las dos olas de inmigración y su cronología. Kyr quiere decir miles de años atrás.

Los Mamuts Isleños y el Mar

Esta semana, se publicó un [artículo] que es tan nuevo que ni siquiera tiene números de página todavía. El objetivo de este estudio fue investigar las causas de la extinción de una población de mamuts de la isla de Saint Paul, Alaska (USA). Pero primero, vamos a hablar de los mamuts.

Los mamuts eran elefantes grandes que estaban cubiertos de pelaje grueso. Sus parientes más cercanos son los elefantes Asiáticos. Los mamuts tenían dientes adaptados para moler, como los caballos modernos, para comer pasto y otras plantas. Los últimos mamuts se extinguieron cerca de 4000 años atrás (eso es 2000 AEC). Para poner esto en perspectiva, las pirámides egipcias más tempranas fueron construídas en el 2600 AEC. Los Egipcios estaban construyendo las pirámides cuando los últimos mamuts todavía estaban caminando en la tundra. Recordemos esta información por un minuto.

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Representación artística de un mamut (de PBS).

Los autores del estudio viajaron a Saint Paul, Alaska (USA): una pequeña isla que está a más de 450 km (280 millas) de Alaska y las islas Aleutianas.

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Un mapa mostrando la isla Saint Paul, Alaska (el indicador rojo)(de Google).

Ellos tomaron testigos de sedimentos del lago más profundo de la isla, el Lago Hill. Tal vez te estás preguntando: Qué es un testigo de sedimento? Un testigo de sedimento es una muestra de sedimento o barro, que se obtiene perforando un pozo profundo. Cuando sacan la perforadora del pozo, está llena con la muestra, o testigo, del sedimento de ese lugar. Dado que el sedimento se acumula en capas a través del tiempo, estas muestras tienen información sobre cómo eran las condiciones en ese lugar a través del tiempo.

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Una foto de un testigo de sedimento de un lago (foto de N. Krug).

Los autores analizaron las muestras para investigar la presencia de ADN y tres esporas de hongos. Los hongos que analizaron son hongos que comen popó, así que su presencia en las muestras indica que había animales en ese lugar. Los autores también analizaron los testigos para investigar la presencia de plantas, invertebrados chicos, polen, e isótopos (químicos que nos indican las condiciones del medio ambiente) para entender como fue cambiando el medio ambiente durante los últimos 10,000 de años.

Usando todos estos datos, los autores encontraron que:

  • El hielo se estaba derritiendo en el fin de la Época de Hielo y causaba un aumento del nivel del mar. Esto provocó un achicamiento de la isla.
  • El agua dulce en la isla fue desapareciendo por el aumento del nivel del mar, que invadió los lagos y las aguas subterráneas.
  • La actividad de los mamuts alrededor de los lagos destruyó las plantas y causó que más sedimentos cayeran en el agua, llenando el lago con sedimentos y causando que el lago desapareciera más rápido.
  • Estos mamuts probablemente murieron de sed.

Estas conclusiones resaltan un punto que todos tenemos que entender: cuando sube el nivel del mar, la cantidad de agua dulce en las islas va a desaparecer. Esto quiere decir que muchas de las islas del océano Pacifico, entre otras, están en peligro inmediato por el aumento del nivel del mar, no solamente por la contracción de su superficie, sino también por la pérdida de las fuentes de agua dulce. A medida que el nivel del mar continúa aumentando, vamos a tener muchas preocupaciones por los recursos y la población. Quienes dicen que el cambio climático global es un mito están eligiendo ignorar un problema global que yá nos está afectando.

Estudiando los animales extinguidos, como esta población de mamuts en la isla de Saint Paul, nos puede ayudar a entender como el cambio climático nos va a afectar en los años que vienen.

The Island Mammoths and the Sea

This week we’re going to talk about an [article] that’s so new, it doesn’t even have page numbers yet. The purpose of this study was to find out why a population of mammoths on the island of Saint Paul, Alaska went extinct. But first, let’s talk about mammoths.

Mammoths were large elephants that were covered in thick fur. They are most closely related to Asian elephants. Mammoths had teeth adapted to grinding, similar to modern horses, for eating grass and other plants. The last mammoths went extinct about 4000 years ago (that’s 2000 BCE). To put that in perspective, the earliest Egyptian pyramids were built around 2600 BCE. The Egyptians were building pyramids while the last mammoths were still roaming the tundra. Let that sink in for a minute.

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An artist rendition of a mammoth (from PBS).

The authors of this study traveled to Saint Paul, Alaska: a tiny island that’s over 450 km (280 miles) away from Alaska and the Aleutian Islands.

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A map showing the location of Saint Paul Island, Alaska (the red marker) (from Google).

They took sediment core samples from the deepest lake on the island, Lake Hill. What’s a sediment core, you might ask? A sediment core is a sample of sediment or dirt that is gathered by drilling a deep hole. As the drill comes back up it is filled with a sample, or core, of the sediment from that spot. Because sediment is deposited in layers over time, these cores contain information about what the conditions were like in that place over time.

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A photo of a sediment core from a lake (photo by N. Krug).

The authors tested the cores for the presence of DNA and three fungal spores. The fungi they tested for are types that eat animal poop, so their presence in the cores will tell us that there were animals in that spot. The authors also tested the cores for plants, tiny invertebrates, pollen, and isotopes (chemicals that tell us about the environment) to understand how the environment was changing over the last 10,000 years.

Using all of these data, the authors found out that:

  • The ice melting at the end of the Ice Age was raising sea level and causing Saint Paul island to shrink.
  • Fresh water on the island was disappearing because the rising sea level invaded ground water and lakes.
  • Mammoth activity around the lake destroyed the plants around the lake and caused more sediment to fall in to the water, filling the lake with sediment and causing the lake to disappear faster.
  • These mammoths probably died of thirst around 5600 years ago.

These conclusions bring up a point that we all need to pay attention to: as sea level rises, the amount of freshwater on islands will drop. That means many of the Pacific Island nations, among others, are immediately in danger from sea level rise, not only from shrinking space, but also from losing freshwater sources. As sea level continues to rise, we will have many concerns about resources and population. Those who say global climate change is a myth are choosing to ignore a global problem that is already affecting us.

Studying extinct animals, like this Mammoth population on Saint Paul Island, can help us understand how climate change will affect us in the years to come.

La Tortuga y Su Caparazón

Las tortugas siempre han sido un poco misteriosas en paleontología. Su registro fósil no es muy bueno, así que las primeras tortugas fósiles que descubrimos ya se parecían a las tortugas modernas. Alguna vez pensaste en cuán raras son las tortugas? Ellas son muy diferentes a todos los otros vertebrados.

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Adorable! De aqui.

Primero, tienen un caparazón. Ese caparazón tiene 2 partes: el espaldar (la parte superior) y el plastrón (la parte inferior). El espaldar está formado por las costillas, las vértebras, y las placas (nuevos huesos exteriores). El plastrón está formado por placas. Estas dos partes se unen en los costados de las tortugas y forman un caparazón completo. No podes sacar a una tortuga de su caparazón porque el caparazón está formado por sus huesos.

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Esto no puede pasar. De aqui.

La mayoría de las tortugas pueden meter sus cuellos, brazos, y piernas adentro de sus caparazones para protegerlos. Pero eso quiere decir que sus brazos y piernas están ADENTRO de sus costillas. Están tus extremidades adentro de tus costillas?? NO! Están afuera. Exactamente como en todos los otros vertebrados. Las tortugas son únicas en que sus extremidades se unen adentro de sus costillas en cambio de afuera.

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Una tortuga cortada por el medio (de Encarta).

También las tortugas tiene picos y no dientes. Todas estas características únicas hacen que las tortugas no sean fáciles de ubicar en el árbol de evolución de los vertebrados. Sin embargo, ahora tenemos suficientes fósiles con diferentes etapas de evolución del caparazón para entender cómo se desarrolló el caparazón con el tiempo y lo más importante, porque se desarrolló.

Un nuevo [artículo] examina a unos nuevos especímenes de fósiles de tortugas tempranas, unas que todavía no tenían caparazones completos, y descubre algo interesante. La secuencia de la evolución del caparazón empieza con las costillas que se hacen muy amplias. Las costillas amplias hacen rígido (el opuesto de flexible) al torso y esto tiene 2 consecuencias: 1) respirar es más difícil y 2) moverse es más difícil. En respuesta, las tortugas cambiaron como respiran, y se hicieron más lentas.

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El esqueleto del Eunotosaurus mostrando las costillas amplias. De aqui.

Las costillas también forman una base robusta que no se mueve si estás moviendo tus brazos para algo distinto – como excavar. Otros animales que excavan, como el extinguido Thrinaxodon, un pariente de los mamíferos, y la tortuga que excava, Gopherus, también tienen costillas muy amplias para tener sus cuerpos estables cuando están excavando.

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El Thrinaxodon mostrando las costillas amplias (de Wikipedia).

Otras características como un cabeza corta y amplia (para apuntalar contra el piso), manos grandes y un húmero (hueso superior del brazo) amplio para excavar, y áreas más grandes para que los músculos se unan, nos indican que las tortugas tempranas estaban excavando! Por la similaridad entre excavar y nadar, estas características hicieron más fácil que las tortugas se muden al agua más tarde en su evolución.

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Figura 1A del artículo mostrando la secuencia del desarrollo del caparazón de las tortugas.

Las tortugas son maravillosas y son animales únicos y ahora sabemos un poco más sobre ellas.

The Turtle and its Shell

Turtles have always been kind of a mystery in paleontology. Their fossil record is not very good, so the first fossil turtles we discovered already looked like modern turtles. Have you ever thought about how weird turtles are? They are so different from all other vertebrates.

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Adorable! From here.

First, they have a shell. That shell is in 2 parts: the carapace (the back shell) and the plastron (the belly shell). The carapace is made up of the ribs, vertebrae, and scutes (new outer bones). The plastron is made of scutes. These two pieces come together along the sides of the turtle and form a complete shell. You cannot pull a turtle out of its shell because its shell is made out of its bones.

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This cannot happen. From here.

Most turtles can pull their necks, arms, and legs into their shell for protection. But that means their limbs are INSIDE their ribs. Are *your* limbs inside your ribs?? NO! They are on the outside. Just like in every other vertebrate. Turtles are unique in having their limbs attach INSIDE their ribs instead of outside.

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A turtle cut in half (from Encarta).

Also, turtles have beaks instead of teeth. Because of all these unique traits, turtles are not easy to place in the vertebrate evolutionary tree. However, we now have enough fossils specimens with different stages of shell evolution that we can understand how the shell developed over time and more importantly, why it developed.

A new [article] examined some new fossil specimens of early turtles, ones that do not yet have full shells, and have discovered something interesting. The sequence of evolution of the shell starts with the ribs becoming very wide. Wide ribs make the torso rigid (the opposite of flexible) and this has 2 consequences. 1) It makes breathing difficult and 2) it makes locomotion difficult. In response, the turtles changed how they breath and slowed down.

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Eunotosaurus skeleton showing the wide ribs. From here.

This ribs also make a sturdy base that won’t move if you are moving your limbs for something else – like digging. Other animals that dig, like the extinct Thrinaxodon, a mammal-relative, and the burrowing turtle, Gopherus, both have very wide ribs that keep their bodies stable while they dig.

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Thrinaxodon showing its wide ribs (from Wikipedia).

Other features like a short and wide head (to brace against the ground), and large hands and a wide humerus (upper arm bone) to dig with, along with bigger areas for muscle to attach, all tell us that early turtles were digging! Because of the similarity between digging and swimming, these adaptations made it easier for turtles to move back into the ocean later.

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Figure 1A from the paper showing the sequence of shell development in turtles.

Turtles are amazing and very unique animals and now we know a little bit more about them.