研究發(fā)現(xiàn)青蛙在進(jìn)化過程中牙齒脫落超過20次 在幾百萬年重新進(jìn)化出牙齒
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研究發(fā)現(xiàn)青蛙在進(jìn)化過程中牙齒脫落超過20次 在幾百萬年重新進(jìn)化出牙齒
（神秘的研究牙齒地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒報(bào)道，科學(xué)家們早就知道，發(fā)現(xiàn)青蛙的青蛙牙齒非常奇怪。有些動(dòng)物的進(jìn)化上顎和上顎上長有細(xì)小的牙齒，有些則有尖牙狀的過程過次結(jié)構(gòu)，有些則完全沒有牙齒。中牙在7000多種蛙類中，齒脫只有一種青蛙在上下頜骨上都有真正的落超牙齒。
現(xiàn)在，百萬首次對青蛙牙齒進(jìn)化的年重全面研究使該群體的牙齒歷史成為焦點(diǎn)。佛羅里達(dá)自然歷史博物館的新進(jìn)研究人員分析了幾乎所有現(xiàn)存兩棲類動(dòng)物的CT掃描結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)青蛙在進(jìn)化過程中牙齒脫落超過20次，化出這比其他任何脊椎動(dòng)物都要多。研究牙齒一些蛙類甚至在幾百萬年前失去牙齒后重新進(jìn)化了牙齒。發(fā)現(xiàn)
研究人員還發(fā)現(xiàn)，青蛙青蛙牙齒的缺失跟專門以螞蟻和白蟻等小昆蟲為食之間存在關(guān)聯(lián)。他們對青蛙的兩棲類近親--蠑螈和一種鮮為人知的蠕蟲狀動(dòng)物--進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，在整個(gè)進(jìn)化歷史中，這些蛙類的上下頜骨上都保留著牙齒。
“通過這項(xiàng)研究，我們確實(shí)能夠證明脊椎動(dòng)物的牙齒丟失在很大程度上是青蛙的故事，有超過20個(gè)獨(dú)立的牙齒丟失，”該研究的主要作者、佛羅里達(dá)大學(xué)生物系博士候選人Daniel Paluh說道，“只有其他八種脊椎動(dòng)物--包括海馬、海龜、鳥類和一些哺乳動(dòng)物也進(jìn)化出了無牙現(xiàn)象。”
牙齒最早在4億年前進(jìn)化，其迅速為擁有它們的動(dòng)物賦予了競爭優(yōu)勢，另外還引發(fā)了鯊魚、硬骨魚類的多樣化發(fā)展并最終帶來了最早出現(xiàn)在陸地上的脊椎動(dòng)物。
縱觀漫長的歷史，牙齒一直是脊椎動(dòng)物進(jìn)化的重要組成部分，然而有些種群沒有牙齒也照樣活得很好。大約1億年前，隨著喙的出現(xiàn)，鳥類失去了牙齒，而已知最大的脊椎動(dòng)物藍(lán)鯨和最小的新幾內(nèi)亞青蛙也都完全沒有牙齒。
然很少有研究人員專注于研究青蛙的牙齒，原因很簡單，它們非常小。
“如果你打開一只青蛙的嘴，即使它們有牙齒，你可能也看不到它們，因?yàn)樗鼈兺ǔ２坏揭缓撩组L，”或比鉛筆尖還小，Paluh說道。
然而這并沒有阻止一些人嘗試。19世紀(jì)著名的古生物學(xué)家Edward Cope在研究蛙類物種之間的關(guān)系時(shí)將所有沒有牙齒的蛙類歸為一組，他將其稱之為蟾形目(Bufoniformia)。
研究人員利用現(xiàn)代基因技術(shù)發(fā)現(xiàn)，蟾形目中的物種實(shí)際上并不是近親，這表明在青蛙進(jìn)化過程中，牙齒的脫落不止一次。但故事卻在那里停滯了。
在過去，準(zhǔn)確地確定哪些青蛙有牙齒需要艱苦的工作，并且由于青蛙是一個(gè)高度多樣化的群體，所以對它們的牙齒進(jìn)行全面評估是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
但Paluh和他的同事們有一個(gè)主要的優(yōu)勢：佛羅里達(dá)博物館領(lǐng)導(dǎo)著一項(xiàng)大規(guī)模的多機(jī)構(gòu)合作，即對2萬個(gè)脊椎動(dòng)物標(biāo)本進(jìn)行CT掃描，這使得研究人員能夠以以前不可能的方式研究動(dòng)物。
這項(xiàng)名為oVert的項(xiàng)目允許任何人通過互聯(lián)網(wǎng)訪問從掃描中得到的3D模型，這些模型描繪了生物體的不同特征--包括骨骼、脈管系統(tǒng)、內(nèi)部器官、肌肉組織和牙齒。對Paluh來說，這意味著他實(shí)際上可以看到一只青蛙的裂口。
Paluh和博物館Blackburn實(shí)驗(yàn)室的其他成員在COVID-19封鎖期間遠(yuǎn)程工作，他們使用oVert掃描進(jìn)行了這項(xiàng)研究。為了更清楚地了解牙齒隨時(shí)間的變化，研究人員研究了所有兩棲動(dòng)物的代表。他們利用之前發(fā)表的一份基于遺傳數(shù)據(jù)的兩棲動(dòng)物進(jìn)化關(guān)系地圖分析了牙齒隨時(shí)間流失的模式。
佛羅里達(dá)博物館爬蟲學(xué)館長、Paluh的顧問、該研究的論文資深作者David Blackburn表示，這項(xiàng)研究提供了一個(gè)強(qiáng)有力的例子，這表明可以用開放獲取的數(shù)據(jù)完成這項(xiàng)研究
Blackburn說道：“我們有效地將整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)收集工作進(jìn)行了眾包，包括當(dāng)時(shí)不在美國的人員。”
Paluh指出，他們的研究結(jié)果顯示，青蛙在進(jìn)化過程中并不會失去牙齒，而是經(jīng)歷了“猖獗的牙齒脫落”，它們就像蟾蜍和毒箭蛙一樣成群地脫落牙齒。
研究小組還指出，青蛙牙齒的存在或缺失跟它們的飲食習(xí)慣密切相關(guān)。雖然很多種類的青蛙的飲食信息都很匱乏，但研究人員發(fā)現(xiàn)了以小昆蟲為食和牙齒缺乏之間的聯(lián)系。
Paluh表示：“下頜有這些牙齒來捕捉和抓住獵物變得不那么重要了，因?yàn)樗鼈兂缘氖欠浅Ｐ〉臒o脊椎動(dòng)物，它們可以用高度改良的舌頭把它們叼進(jìn)嘴里。這似乎可以放松維持牙齒的選擇壓力。”
比如一些沒有牙齒的箭毒蛙已經(jīng)進(jìn)化成主要以產(chǎn)生有毒化合物的螞蟻和螨蟲為食，用它們黏糊糊的投射性舌頭抓住獵物然后整個(gè)吞下去。青蛙能夠儲存來自食物來源的毒素并將它們用于自己的用途，它們會通過皮膚分泌這種化合物來抵御捕食者。而澳大利亞的一種無牙穴居動(dòng)物--龜蛙則在白蟻巢內(nèi)迷宮般的地下通道中穿梭，以獵食建造巢穴的昆蟲為生。
對于以螞蟻和白蟻為食的哺乳動(dòng)物來說牙齒似乎是多余的。穿山甲和食蟻獸都沒有牙齒，它們有高度專門的舌頭來探測螞蟻和白蟻的巢穴。
關(guān)于青蛙的牙齒生物學(xué)還有很多問題，包括調(diào)節(jié)牙齒產(chǎn)生的基因是如何開啟和關(guān)閉的。Paluh表示，目前還不清楚恢復(fù)這些特征的青蛙身上的鋸齒狀牙齒結(jié)構(gòu)是否真的是牙齒。為了確定這一點(diǎn)，科學(xué)家需要對這些結(jié)構(gòu)展開更深入的研究以尋找牙釉質(zhì)和其他關(guān)鍵特征的存在。
Blackburn稱，雖然像在oVert項(xiàng)目中使用的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)開始強(qiáng)調(diào)這類知識的差距和局限性，但它們也為該領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)打開了大門。
據(jù)悉，研究人已在《eLife》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。