牙齿进化:青蛙失去牙齿超过20次

青蛙牙齿CT扫描

有些种类的青蛙有牙齿,有些则没有牙齿。还有一些是真正的牙齿和类似牙齿的结构的结合。所罗门岛叶蛙,Cornufer guentheri,在它的上颚上有真正的牙齿,在它的下颚上有骨质的尖牙,它们没有牙釉质或牙本质,这是牙齿中发现的致密组织。信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

S.长期以来,在牙齿上时,长期以来很想着,青蛙是奇怪的球。有些人在上颚上有微小的牙齿和嘴巴的屋顶,而其他人则体育方形的结构。有些物种完全无牙。只有一只青蛙在超过7,000种物种中,在上下颌骨上都有真正的牙齿。

现在,青蛙牙齿进化的第一次综合研究是将集团的牙科历史集中在焦点中。佛罗里达自然历史博物馆研究人员分析了几乎每一个活着的两栖动物的CT扫描,揭示青蛙在进化期间失去了20次的牙齿,比任何其他脊椎动物组更多。在以前数百万年之前失去了一些青蛙物种甚至可以在牙齿上进行重新进化。

研究人员还发现,青蛙牙齿的缺失与专门以蚂蚁和白蚁等小昆虫为食之间存在关联。他们对青蛙的两栖类近亲——蝾螈和一种鲜为人知的蠕虫状动物——进行了分析,结果显示,在整个进化历史中,这些蛙类的上下颌骨上都保留着牙齿。

两栖动物之间的牙齿多样性

这些图像展示了两栖动物之间的牙齿多样性。蝾螈和尾ilians,左下方,左右,不仅有牙齿在上下颌骨上,而且在嘴巴的屋顶上也是黄色的。
信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

“通过这项研究,我们真的能够表明脊椎动物的牙齿损失在很大程度上是一个关于青蛙的故事,具有20多个独立损失,”博士学位的领导学习作者丹尼尔·帕卢斯表示候选人在佛罗里达大学生物学系。yabo124“只有八群生活脊椎动物,包括海马,乌龟,鸟类和一些哺乳动物,也进化了牙齿。”

牙齿最早在4亿年前进化,迅速赋予了拥有牙齿的动物竞争优势,并导致鲨鱼、硬骨鱼类的多样化,最终导致了最早出现在陆地上的脊椎动物。

在整个历史悠久的历史中,牙齿一直是脊椎动物进化的重要组成部分,但有些团体在没有它们的情况下表现得很好。鸟类在喙的出现左右的鸟儿丢失了牙齿,最大的已知脊椎动物,蓝鲸和最小的新几内亚的青蛙都是完全无牙的。

然而,很少有研究人员专注于研究青蛙的牙齿,原因很简单,它们非常小。

“如果你打开一只青蛙的嘴,即使它们有牙齿,你可能也看不到它们,因为它们通常不到一毫米长,”或比铅笔尖还小,帕卢说。

没有阻止一些人尝试。在他对青蛙物种之间的关系的研究中,着名的19世纪古生物学家爱德华队将所有牙齿的青蛙伸入同一群体,他称为Bufoniformia。

利用现代遗传技术的研究人员已经表明,Bufoniformia的物种实际上并不密切相关,这表明牙齿的损失在青蛙演进中发生了不止一次的。但是故事停滞不前。

绿蛙蛙CT扫描

林蛙Rana Clamitans在其上颌上有牙齿,是美国东部的常见物种,包括佛罗里达州。
信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

在过去,准确地确定哪些青蛙有牙齿需要艰苦的工作,从而不可挽回地损坏或破坏保存标本的部分。青蛙也是一个高度多样化的群体,对它们的牙齿进行全面评估是一项艰巨的任务。

但帕卢哈和他的同事有一个主要优势:佛罗里达州博物馆对CT扫描20,000名脊椎动物标本来引起大规模的多机构努力,使研究人员能够以先前不能进行的方式学习动物。

这项名为oVert的项目允许任何人通过互联网访问从扫描中得到的3D模型,这些模型描绘了生物体的不同特征,包括骨骼、脉管系统、内部器官、肌肉组织和牙齿。对帕卢来说,这意味着他实际上可以看到一只青蛙的裂口。

无牙几内亚鼻洞蛙CT扫描

放大增强CT扫描显示的是一种没有牙齿的几内亚鼻洞蛙,它的肌肉(粉色),骨骼(棕色),腺体(黄色),心血管系统(红色)和中枢神经系统(紫色)。这个物种专门捕食蚂蚁和白蚁。信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

远程工作期间新型冠状病毒肺炎博物馆,博物馆的Blackburn实验室成员使用了明显的扫描来进行研究。为了随着时间的推移获得最清晰的牙齿变化的图片,研究人员包括所有两栖组的代表。他们通过基于遗传数据的两栖动物之间的前所未有的进化关系图分析了牙齿损失模式。

该研究提供了一项强大的研究示例,可以通过开放式数据来完成,佛罗里达州的普通博物馆博物馆,Paluh的顾问和该研究的高级作者,David Blackburn表示。

“我们有效地挤满了我们实验室的数据收集,包括那时不在美国的人,”布莱克本说。

他们的结果表明,如蟾蜍的现在戴上戴上的牙齿的想法所提出的建议,牙齿突然出现在蟾蜍和毒药的牙齿上突然出现的牙齿突然出现“猖獗的牙齿损失,远离牙齿的演变。飞镖青蛙。

青蛙paedophryne amauensis.

毛氏童蛙(Paedophryne amauensis)是一种原产于巴布亚新几内亚的无牙蛙,是已知最小的脊椎动物。
信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

该团队还注意到青蛙的牙齿存在或牙齿之间的存在性紧张,以及他们的饮食习惯。虽然饮食信息对于许多物种的味道很少,但研究人员发现了微小昆虫的饮食和缺乏牙齿之间的联系。

“让那些牙齿上的牙齿捕捉并坚持猎物变得不那么重要,因为他们正在吃真正的小无脊椎动物,他们可以用高度改良的舌头进入他们的嘴巴,”Paluh说。“这似乎放松了保持牙齿的选择性压力。”

例如,一些没有牙齿的箭毒蛙已经进化成主要以产生有毒化合物的蚂蚁和螨虫为食,用它们黏糊糊的投射性舌头抓住猎物,然后整个吞下去。青蛙能够储存来自食物来源的毒素,并将它们用于自己的用途,通过皮肤分泌这种化合物来抵御捕食者。而澳大利亚的一种无牙穴居动物——龟蛙,则在白蚁巢内迷宫般的地下通道中穿梭,猎食建造巢穴的昆虫。

无牙青蛙物种

研究人员发现小昆虫的饮食与青蛙缺乏牙齿之间的高相关性。草莓毒蛙,奥戈巴Pumilio,是一种吃蚂蚁和白蚁的无牙物种。信用:Daniel Paluh /佛罗里达自然历史博物馆

牙齿似乎对蚂蚁和白蚁饲料的哺乳动物是多余的。Pangolins和抗eaters具有高度专业的舌头用于探测蚂蚁和白蚁巢,都是无牙的。

关于青蛙的牙齿生物学还有很多问题,包括调节牙齿产生的基因是如何开启和关闭的。yabo124帕卢说,目前还不清楚恢复这些特征的青蛙身上的锯齿状牙齿结构是否真的是牙齿。为了确定这一点,科学家需要对这些结构进行更深入的研究,寻找牙釉质和其他关键特征的存在。

Blackburn表示,创新技术,如公开项目中使用的那些,如公开项目中使用的那些,如公开项目中使用的那些,但他们也开辟了新发现的领域。

“我们现在在我的实验室中有很多新的问题,这是从公开项目从3D成像的惊人的事情启发,而那些将导致我们回到博物馆系列和领域,看看这些动物在野外正在做什么。“

研究人员将他们的发现发表在el

参考:Daniel J Paluh,Karina Riddell,Catherine M早期,Maggie M Hantak,Gregory FM Jongsma,Rachel M Keeffe,FernandaMagalhãesSilva,Stuart V Nielsen,MaríaCamilaVallejo-Pareja,Edward L Stanley和David C Blackburn,6月20日6月1日,el
DOI:10.7554 / ELIFE.66926

其他研究的合著者是佛罗里达博物馆的Karina Riddell, Maggie Hantak, Gregory Jongsma, Rachel Keeffe, Stuart Nielsen, María佛罗里达博物馆和明尼苏达科学博物馆的Camila Vallejo-Pareja和Edward Stanley,凯瑟琳·厄尔利,佛罗里达博物馆和联邦大学的Fernanda Magalhães Silva。

Blackburn指出,riddell,最近毕业的UF与健康和人类绩效学院学士学位,在收集项目的数据方面发挥了关键作用。

国家科学基金会资助了该研究。

1条评论在“咬出奇怪的牙齿进化:青蛙丢失的牙齿超过20次”

  1. 我很喜欢你那篇关于青蛙牙齿的文章,继续努力

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