Las ranas han perdido los dientes más de 20 veces

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que las ranas son bolas extrañas cuando se trata de dientes. Algunos tienen dientes pequeños en la mandíbula superior y el techo de la boca, mientras que otros tienen estructuras caninas. Algunas especies carecen completamente de dientes. Y solo una rana, de más de 7,000 especies, tiene dientes verdaderos en sus mandíbulas superior e inferior.

Ahora, el primer estudio integral del desarrollo de los dientes en las ranas se centra en la historia dental del grupo. Los investigadores del Museo de Historia Natural de Florida analizaron tomografías computarizadas de casi todas las especies de anfibios vivos para revelar que los sapos perdieron los dientes más de 20 veces durante su evolución, más que cualquier otro grupo de vertebrados. Algunos rana Algunas especies pueden haber regenerado sus dientes después de perderlos hace millones de años.

Los investigadores también han encontrado una asociación entre la falta de dientes en las ranas y seguir una dieta especializada. Pequeños insectos, Como hormigas y termitas. Su análisis de parientes de ranas anfibias, salamandras y los misteriosos animales parecidos a gusanos conocidos como cecilias, mostró que estos grupos mantuvieron sus dientes en las mandíbulas superior e inferior a lo largo de su historia evolutiva.

“A través de este estudio, pudimos demostrar que Perdida de dientes «En vertebrados es en gran medida una historia sobre ranas, con más de 20 pérdidas independientes», dijo el autor principal del estudio, Daniel Ballou, candidato a doctorado en el Departamento de Biología de la Universidad de Florida. «Sólo ocho grupos de vertebrados vivos, incluidos los caballitos de mar, las tortugas, las aves y algunos mamíferos, también han evolucionado por falta de dientes».

Los dientes evolucionaron por primera vez hace más de 400 millones de años y rápidamente dieron una ventaja competitiva a los animales que los poseen y condujeron a la diversidad de tiburones, peces óseos y, en última instancia, a los vertebrados que vagaron por la Tierra por primera vez.

A lo largo de su larga historia, los dientes han sido un componente importante en la evolución de los vertebrados, sin embargo, algunos grupos se han desempeñado igualmente bien sin ellos. Las aves perdieron los dientes hace unos 100 millones de años con la llegada del pico, el vertebrado más grande conocido, la ballena azul y la rana más pequeña de Nueva Guinea, completamente desdentada.

Pocos investigadores se han centrado en estudiar los dientes de las ranas, por la sencilla razón de que son increíblemente pequeños.

«Si abres la boca de una rana, probablemente no verás los dientes aunque los tengas, porque por lo general tienen menos de un milímetro de largo», dijo Balo, o más pequeños que la punta de un lápiz.

Eso no ha impedido que algunas personas lo intenten. En su estudio de las relaciones entre Tipos de ranasEl famoso paleontólogo Edward Cope en el siglo XIX agrupó a todos los sapos desdentados en el mismo grupo al que llamó Bufoniformia.

Los investigadores que utilizan técnicas genéticas modernas han demostrado que las especies de Bufoniformia no están estrechamente relacionadas de hecho, lo que indica que la pérdida de dientes ocurrió más de una vez en la evolución de las ranas. Pero ahí se detuvo la historia.

En el pasado, la identificación precisa de las ranas con dientes requería un arduo trabajo que dañaba o destruía irreversiblemente partes de las muestras conservadas. Las ranas también son un grupo muy diverso, lo que hace que una evaluación integral de sus dientes sea una tarea difícil.

Pero Balloh y sus colegas tenían una ventaja importante: el Museo de Florida está liderando un esfuerzo masivo de múltiples instituciones para escanear 20,000 muestras de vertebrados con tomografías computarizadas, lo que brinda a los investigadores el poder de estudiar animales de formas que antes no eran posibles.

El proyecto, llamado oVert, permite que cualquier persona con conexión a Internet acceda a modelos 3D derivados de escaneos, que muestran las características distintivas de un organismo, incluidos huesos, vasos sanguíneos, órganos internos, tejido muscular y dientes. Para Paluh, eso significaba que podía mirar dentro del agujero de una rana.

Trabajando de forma remota durante los cierres de COVID-19, Paluh y sus colegas miembros del Laboratorio Blackburn del museo utilizaron escáneres para realizar el estudio. Para obtener la imagen más clara de los cambios dentales a lo largo del tiempo, los investigadores incluyeron representantes de todos los grupos de anfibios. Analizaron los patrones de pérdida de dientes a lo largo del tiempo utilizando un mapa previamente publicado de relaciones evolutivas entre anfibios basado en datos genéticos.

David Blackburn, curador del Museo de Reptiles de Florida y consultor de Palo y autor principal del estudio, dijo que el estudio proporciona un ejemplo sólido de investigación que se puede lograr con datos de acceso abierto.

«Hemos estado recopilando datos de forma activa en nuestro laboratorio, incluso para personas que no se encontraban en Estados Unidos en ese momento», dijo Blackburn.

Sus hallazgos mostraron que, lejos de perder un solo diente durante su evolución, como sugiere la idea ahora revelada de Bufoniformia, las ranas sufrieron una «pérdida de dientes desenfrenada», dijo Palo, y la falta de dientes apareció en grupos lejanos como las ranas. veneno. Ranas dardo.

El equipo también observó una estrecha relación entre la presencia o ausencia de dientes en las ranas y sus hábitos alimenticios. Tiempo Información nutricional Es escasa para muchas especies de ranas, y los investigadores han descubierto un vínculo entre una dieta de pequeños insectos y la falta de dientes.

«Tener esos dientes en sus mandíbulas para capturar y sujetar presas se vuelve menos importante porque comen invertebrados realmente pequeños que pueden meterse en la boca con su lengua altamente modificada», dijo Ballou. «Esto parece aliviar la presión selectiva que preserva los dientes».

Algunas especies de ranas venenosas, por ejemplo, han evolucionado para alimentarse principalmente de hormigas y polillas que producen compuestos tóxicos, utilizando sus lenguas pegajosas y expulsadas para capturar a sus presas y tragarlas enteras. Las ranas pueden almacenar toxinas de su fuente de alimento, reutilizarlas para su propio uso y excretar compuestos a través de su piel para protegerse de los depredadores. La rana tortuga, una especie de madriguera sin dientes en Australia, excava túneles a través del laberinto de pasajes subterráneos dentro de los nidos de termitas y busca los insectos que los construyeron.

Los dientes parecen ser superfluos para los mamíferos que también se alimentan de hormigas y termitas. Los pangolines y los osos hormigueros, que tienen lenguas altamente especializadas para buscar nidos de hormigas y termitas, no tienen dientes.

Quedan muchas preguntas sobre la biología de los dientes de rana, incluido cómo funcionan y se detienen los genes que regulan la producción de sus dientes. Tampoco está claro si las estructuras similares a dientes en los sapos que restauraron estas características eran realmente reales. dientesDijo Baloo. Para determinar esto, los científicos deberán analizar más en profundidad estas estructuras, buscando la presencia de esmalte y otras características distintivas clave.

Blackburn dijo que las tecnologías innovadoras, como las utilizadas en el proyecto oVert, están comenzando a enfatizar las lagunas y limitaciones de conocimiento como estas, pero también abren el camino para nuevos descubrimientos.

«Ahora tenemos muchas preguntas nuevas en mi laboratorio que están inspiradas en las cosas asombrosas que surgieron de las imágenes en 3D del proyecto oVert. Estas preguntas nos llevarán de regreso a las colecciones del museo y al campo para ver qué están haciendo estos animales. En la naturaleza.»