Dinții de broaște lipsă de mai mult de 20 de ori

Unele specii de broaște au dinți, în timp ce altele nu au dinți. Alții au o combinație de dinți adevărați și structuri asemănătoare dinților. Broasca cu frunze din Insula Solomon, Cornufer guentheri, are dinți adevărați pe maxilarul superior și colți osoși pe maxilarul inferior, care nu au smalț sau dentină, un țesut dens găsit în dinți. Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

S.oamenii de știință știu de multă vreme că broaștele sunt bătăi de cap când vine vorba de dinți. Unii au dinți mici pe fălcile superioare și pe acoperișul gurii, în timp ce alții au structuri asemănătoare colților. Unele specii sunt complet fără dinți. Și o singură broască, din cele peste 7.000 de specii, are dinți adevărați pe maxilarul superior și inferior.

Acum, primul studiu cuprinzător al evoluției dinților la broaște aduce în centrul istoriei dentare a grupului. Cercetătorii Muzeului de Istorie Naturală din Florida au analizat scanările CT de aproape fiecare gen de amfibieni vii pentru a dezvălui că broaștele au pierdut dinții de peste 20 de ori în timpul evoluției, mai mult decât orice alt grup de nevertebrate. Unele specii de broaște au evoluat dinții după ce au pierdut milioane de ani înainte.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, o corelație între absența dinților la broaște și o dietă specializată pe insecte mici, cum ar fi furnicile și termitele. Analiza lor a relațiilor amfibiene ale broaștelor, salamandrelor și animalelor cu viermi obscuri, cunoscute sub numele de damă, a arătat că aceste grupuri au păstrat dinții pe maxilarul superior și inferior de-a lungul istoriei lor evolutive.

Diversitatea dentară printre amfibieni

Aceste imagini prezintă diversitatea dentară în rândul amfibienilor. Salamandrele și caecilienii, jos, respectiv stânga și dreapta, au nu numai dinți pe maxilarul superior și inferior, ci și pe acoperișul gurii, arătați aici în galben.
Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

„Prin acest studiu, am reușit cu adevărat să arătăm că pierderea dinților la vertebrate este în mare parte o poveste de broaște, cu peste 20 de pierderi independente”, a declarat autorul principal al studiului, Daniel Paluh, Ph.D. candidat în Universitatea din Floridadepartamentul de biologie. „Doar alte opt grupuri de vertebrate vii, inclusiv morsele, broaștele țestoase, păsările și câteva mamifere, au dezvoltat, de asemenea, deficiența dinților.”

Primii dinți au evoluat acum mai bine de 400 de milioane de ani, oferindu-le rapid animalelor un avantaj competitiv și ducând la diversificarea rechinilor, a peștilor osoși și, în cele din urmă, a primelor vertebrate care călătoresc pe uscat.

De-a lungul istoriei lor îndelungate, dinții au fost o parte importantă a evoluției coloanei vertebrale, totuși unele grupuri s-au descurcat la fel de bine fără ei. Păsările și-au pierdut dinții în urmă cu aproximativ 100 de milioane de ani odată cu apariția ciocului, iar cea mai cunoscută vertebră, balena albastră și cea mai mică, o broască din Noua Guinee, sunt complet fără dinți.

Puțini cercetători s-au concentrat însă pe studiul dinților broaștei, totuși, din simplul motiv că sunt incredibil de mici.

„Dacă deschizi gura unei broaște, probabil că nu vei vedea dinții chiar dacă au, pentru că de obicei au mai puțin de un milimetru lungime” sau mai mici decât vârful unui creion, a spus Paluh.

Asta nu a împiedicat unii oameni să încerce. În studiul său despre relațiile dintre speciile de broaște, celebrul paleontolog din secolul al XIX-lea Edward Cope a plătit toate broaștele fără dinți aceluiași grup, pe care l-a numit Bufoniformia.

Cercetătorii care folosesc tehnici genetice moderne au arătat de atunci că speciile din Bufoniformia nu sunt strâns legate, sugerând că pierderea dinților a avut loc de mai multe ori în evoluția unei broaște. Dar acolo povestea s-a oprit.

CT scan RAD clamitans Green Frog

Broasca verde, Rana clamitans, are dinți pe maxilarul superior și este o specie comună în estul SUA, inclusiv în Florida.
Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

În trecut, stabilirea corectă a broaștelor cu dinți ar fi necesitat o muncă laborioasă care a deteriorat ireversibil sau a distrus porțiuni de exemplare conservate. Broaștele sunt, de asemenea, un grup foarte divers, ceea ce face o evaluare cuprinzătoare a dinților lor o sarcină dificilă.

Dar Paluh și colegii săi au avut un mare avantaj: Muzeul Florida conduce un efort masiv multi-instituțional de scanare a 20.000 de exemplare coloanei vertebrale, oferind cercetătorilor capacitatea de a studia animalele în moduri care nu erau posibile până acum.

Proiectul, numit oVert, permite oricui are o conexiune la internet să acceseze modele 3D derivate din scanări, care descriu caracteristicile specifice ale unui organism, inclusiv oasele, vasculatura, organele interne, țesutul muscular și dinții. Pentru Paluh, aceasta însemna că ar putea să privească mai mult sau mai puțin o pelerină de broască.

Piercing periuță de dinți CT Scan

Această scanare CT îmbunătățită prin contrast a unei broaște fără dinți care străpunge guinea, Hemisus guineensis, prezintă mușchi (roz), schelet (bronzare), glande (galben), sistemul cardiovascular (roșu) și sistemul nervos central (violet). Această specie este specializată pe furnici și termite. Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

Lucrați de la distanță în timpul COVID-19 lăcătuși, Paluh și membrii colegiului Laboratorului Blackburn al muzeului au folosit scanări oVert pentru a efectua studiul. Pentru a obține cea mai clară imagine a modificărilor dentare în timp, cercetătorii au inclus reprezentanți din fiecare grup de amfibieni. Aceștia au analizat tiparele pierderii dinților în timp folosind o hartă publicată anterior a relațiilor evolutive dintre amfibieni pe baza datelor genetice.

Studiul oferă un exemplu puternic de cercetare care poate fi efectuat cu date cu acces deschis, a spus David Blackburn, curator al herpetologiei Muzeului Florida, consilierul lui Paluh și autor principal al studiului.

“Am aglomerat efectiv colectarea de date în laboratorul nostru, inclusiv oameni care nu se aflau în SUA în acel moment”, a spus Blackburn.

Rezultatele lor au arătat că, departe de a pierde dinții o dată în timpul evoluției lor, așa cum sugerează ideea acum demontată pentru Bufoniformia, broaștele și-au „pierdut dinții”, spune Paluh, cu o lipsă a dinților care apar în grupuri atât de îndepărtate asociate cu broaștele și broaștele broaște otrăvitoare.

Broasca Paedophryne amauensis

Paedophryne amauensis, o specie dinte de broască originară din Papua Noua Guinee, este cel mai puțin cunoscut organism vertebrat.
Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

Echipa a remarcat, de asemenea, o corelație strânsă între prezența sau absența dinților la broaște și obiceiurile lor alimentare. Deși informațiile dietetice sunt rare pentru multe specii de broaște, cercetătorii au dezvăluit o legătură între o dietă de insecte mici și lipsa dinților.

„A avea acești dinți pe maxilar pentru a prinde și prinde prada devine mai puțin important, deoarece mănâncă nevertebrate foarte mici pe care le pot aduce la gură cu limba lor foarte modificată”, a spus el Paluh. „Asta pare să ușureze presiunea selectivă care susține dinții.”

Unele specii fără dinți de broaște otrăvitoare, de exemplu, au evoluat pentru a hrăni în mare parte furnicile și acarienii care produc compuși toxici, folosind limbile lipicioase și de unică folosință pentru a-și captura prada și a le înghiți întregi. Broaștele pot stoca toxinele din sursa lor de hrană și o pot reutiliza pentru propria lor utilizare, secretând compușii prin piele pentru a ține prădătorii departe. Și broasca țestoasă, o specie de înrădăcinare fără dinți în Australia, tunelează prin labirintul pasajelor subterane din interiorul cuiburilor de termite, vânând insectele care le-au construit.

Specii de broasca dintelui

Cercetătorii au descoperit o corelație ridicată între o dietă de insecte mici și lipsa dinților la broaște. Broasca otravă cu căpșuni, Oophaga pumilio, este o specie fără dinți care mănâncă furnici și termite. Credit: Daniel Paluh / Florida Museum of Natural History

Dinții și termitele par, de asemenea, să aibă nevoie de dinți pentru mamifere. Pangolinele și furnicarii, care au limbi foarte specializate pentru explorarea cuiburilor de furnici și termite, sunt ambii fără dinți.

Rămân multe întrebări despre biologia dinților broaștelor, inclusiv modul în care genele care își reglează producția dentară se activează și se opresc. De asemenea, nu este clar dacă structurile asemănătoare dinților din broaștele care au recâștigat aceste trăsături sunt dinți reali, a spus Paluh. Pentru a determina acest lucru, oamenii de știință vor trebui să se uite mai atent la aceste structuri, căutând prezența smalțului și a altor caracteristici cheie definitorii.

Tehnicile inovatoare, cum ar fi cele utilizate în proiectul oVert, încep să evidențieze lacunele și limitările de informații, cum ar fi acestea, dar, de asemenea, deschid terenul către noi descoperiri, a spus Blackburn.

„Acum avem o mulțime de întrebări noi în laboratorul meu, inspirate de lucrurile uimitoare care apar din imagistica 3D a proiectului oVert, iar acestea ne vor duce înapoi la colecțiile muzeelor ​​și la câmp pentru a vedea în ce fac aceste animale sălbăticie. . ”

Cercetătorii și-au publicat concluziile în eLife.

Referință: „Pierderea dinților crudi în 200 de milioane de ani de evoluție a broaștei” de Daniel J Paluh, Karina Riddell, Catherine M Early, Maggie M Hantak, Gregory FM Jongsma, Rachel M Keeffe, Fernanda Magalhães Silva, Stuart V Nielsen, María Camila Vallejo Pareja, Edward L Stanley și David C Blackburn, 1 iunie 2021, eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.66926

Alți coautori ai studiului sunt Karina Riddell de la Florida Museum, Maggie Hantak, Gregory Jongsma, Rachel Keeffe, Stuart Nielsen, María Camila Vallejo-Pareja și Edward Stanley, Catherine Early de la Florida Museum și Minnesota Museum of Science și Fernanda Magalhães Silva a Muzeului Florida și a Universității Federale din Pará.

Blackburn a remarcat faptul că Riddell, un absolvent recent al UF, cu o diplomă de licență de la College of Health and Human Performance, a jucat un rol cheie în colectarea datelor pentru proiect.

Cercetarea a fost finanțată de National Science Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.