General Palaeontology, Systematics and Evolution (Vertebrate Palaeontology)Long bone histology of Ophiacodon reveals the geologically earliest occurrence of fibrolamellar bone in the mammalian stem lineageL'histologie d'os longs d'Ophiacodon révèl

Shared histological characteristics have been observed in the bone matrix and vascularity between Ophiacodontidae and the later therapsids (Synapsida). Historically, this coincidence has been explained as simply a reflection of the presumed aquatic lifestyle of Ophiacodon or even a sign of immaturity. Here we show, by histologically sampling an ontogenetic series of Ophiacodon humeri, as well as additional material, the existence of fibrolamellar bone (FLB) in the postcranial bones of a pelycosaur. Our findings have reaffirmed what previous studies first described as fast growing tissue, and by proxy, have disproven that the highly vascularized cortex is simply a reflection of young age. This tissue demonstrates the classic histological characteristics of true FLB. The cortex consists of primary osteons in a woven bone matrix and remains highly vascularized throughout ontogeny, providing evidence for fast skeletal growth. Overall, the FLB tissue we have described in Ophiacodon is more advanced or “mammal-like” in terms of the osteonal development, bone matrix, and skeletal growth than what has been described thus far for any other pelycosaur taxon. With regards to the histological record, our results remain inconclusive as to the preferred ecology of Ophiacodon due to a similar cortical vascularity pattern exhibited by other carnivorous pelycosaurs. Our findings have set the evolutionary origins of FLB and high skeletal growth rates back approximately 20 million years to the Early Permian, and by phylogenetic extension perhaps the Late Carboniferous.

RésuméIl a été observé des caractéristiques histologiques partagées, dans la matrice et la vascularisation de l'os, entre les Ophiacodontidae et les thérapsidés (Synapsida) plus tardifs. Historiquement, cette coïncidence a été expliquée comme simplement un reflet du style présumé de vie aquatique d'Ophiacodon, ou même comme un signe d'immaturité. Ici est montrée histologiquement par l'échantillonnage des humérus d'une série ontogénétique d'Ophiacodon, ainsi que de matériel additionnel, l'existence d'os fibro-lamellaire dans les os post-crâniens d'un pélycosaure. Nos découvertes ont réaffirmé ce que des études antérieures avaient d'abord décrit comme tissu de croissance rapide ou par proxy, ont réfuté le fait que le cortex très vascularisé soit simplement un reflet du jeune âge. Ce tissu démontre les caractéristiques histologiques classiques d'un vrai os fibro-lamellaire (FLB). Le cortex est constitué d'ostéones primaires dans une matrice osseuse tramée et reste très vascularisé tout au long de l'ontogénie, fournissant la preuve d'une croissance osseuse rapide. Dans l'ensemble, le tissu FLB décrit chez Ophiacodon est plus avancé - ou de « type mammalien » - en termes de développement des ostéones, matrice osseuse et croissance du squelette, que ce qui avait été décrit, et de loin, pour tout autre taxon de pélycosaures. À propos de l'enregistrement histologique, nos résultats restent peu concluants en ce qui concerne l'écologie préférée d'Ophiacodon, en raison d'un pattern de vascularisation corticale similaire à celui d'autres pélycosaures. Nos découvertes placent les origines évolutives du FLB et les forts taux de croissance du squelette, à 20 Ma près, au Permien inférieur et, par extension phylogénétique, peut-être au Carbonifère.