Le rane hanno perso i denti più di 20 volte nella loro storia evolutiva

Delle oltre 7.000 specie di rane saltellanti che esistono attualmente in tutto il mondo, solo una specie di cui siamo a conoscenza ha denti nella mascella superiore e inferiore. Ma questo non significa che sia sempre stato così. In effetti, il lignaggio delle rane sembra avere una storia completamente contraddittoria, essendo cresciute e perse i denti più di 20 volte durante la loro evoluzione, molto più di qualsiasi altro gruppo di vertebrati. In un nuovo studio pubblicato questa settimana, i ricercatori riferiscono che il motivo principale per cui quasi tutte le rane si sistemano su una bocca sdentata è la loro dieta specializzata di piccoli insetti.

La rana verde, Rana clamitans, ha i denti sulla mascella superiore ed è una specie comune negli Stati Uniti orientali, inclusa la Florida. Credito: Museo della Florida/Daniel Ballou.

Chi ha bisogno di denti comunque quando hai una lingua molto morbida

I denti possono dare agli animali un vantaggio competitivo, consentendo loro di accedere a diverse fonti di preda che altrimenti non sarebbero disponibili. Gli scienziati ritengono che sia apparso per la prima volta più di 400 milioni di anni fa nei pesci, come i pesci corazzati Romondina Stellina, una creatura più vecchia degli squali. Nel corso del tempo, gli squali, la maggior parte dei pesci ossei hanno acquisito denti e alla fine i primi vertebrati a vagare per la terra.

Sebbene i denti possano sembrare semplici tessuti, l’aspetto può ingannare. Si formano attraverso un processo complesso e quindi possono essere stressanti dal punto di vista energetico. Questo è il motivo per cui alcune specie hanno perso i denti, come gli uccelli che persero i denti circa 100 milioni di anni fa con la comparsa del becco, così come le balene e le rane. Tuttavia, il rapporto di quest’ultimo con i denti è sempre stato difficile da indagare sulla natura fragile della maggior parte degli scheletri di rana.

“Se apri la bocca di una rana, probabilmente non vedresti i denti anche se li avessero, perché di solito sono lunghi meno di un millimetro”, ha detto Daniel Ballou, Ph.D., o più piccoli della punta di una matita . . Candidato al Dipartimento di Biologia dell’Università della Florida e autore principale del nuovo studio.

Nel diciannovesimo secolo, il famoso paleontologo Edward Cope classificò tutte le rane sdentate nello stesso gruppo, che chiamò Povofiformia, indicando che le rane sono cresciute e poi hanno perso i denti una volta. Ma analisi successive che includevano moderne tecniche genetiche hanno mostrato che le rane hanno perso i denti più di una volta nel corso della loro evoluzione in casi indipendenti.

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Solo di recente, Palo e i suoi colleghi hanno approfondito questo mistero. Dove altri hanno fallito, il team di ricercatori è riuscito grazie alla vasta collezione di oltre 20.000 esemplari di vertebrati del Florida Museum of CT scans. Ciò ha permesso ai ricercatori di studiare le fauci di innumerevoli specie di rane in modo molto dettagliato senza alcuna preoccupazione che potessero danneggiare preziosi esemplari museali.

Questa scansione TC ingrandita e con mezzo di contrasto di una rana d’India scavatrice mostra il muso, i muscoli (rosa), lo scheletro (abbronzato), le ghiandole (giallo), il sistema cardiovascolare (rosso) e il sistema nervoso centrale (viola). Credito: Museo della Florida / Edward Stanley.

Per dipingere un quadro generale dei cambiamenti dentali nelle rane, i ricercatori hanno incluso rappresentanti di tutti i gruppi di anfibi e hanno analizzato i modelli di perdita dei denti nel tempo. Per completare le scansioni TC, hanno utilizzato una mappa precedentemente pubblicata delle relazioni evolutive tra gli anfibi basata su dati genetici.

I risultati sono stati sorprendenti. Lo hanno dimostrato, di fronte all’esposto Povofiformia Ipotesi, le rane hanno subito una “significativa perdita di denti”. I denti sembrano apparire e scomparire continuamente nel tempo in gruppi lontanamente imparentati come rane velenose e rane. È successo almeno 20 volte, secondo i ricercatori, più di tutti gli altri gruppi di vertebrati messi insieme.

La forza trainante di questa pressione evolutiva sembra essere la dieta. In particolare, una dieta di piccoli insetti era strettamente associata alla mancanza di denti.

“Avere quei denti sulla mascella per catturare e trattenere la preda diventa meno importante perché mangiano invertebrati davvero piccoli che possono entrare in bocca con la loro lingua molto modificata”, ha detto Paluh. “Questo sembra alleviare le pressioni selettive che preservano i denti”.

Questo non è affatto sorprendente. Dopotutto, anche i mammiferi specializzati che si nutrono di formiche e termiti, come pangolini e formichieri, mancano di denti. Invece, si affidano alle loro lingue molto lunghe per raccogliere le prede.

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Ma questo non significa che le rane non abbiano affatto i denti. Quando le rane hanno i denti, li hanno solo nella mascella superiore, che usano per aiutare a catturare la preda. Tuttavia, le rane useranno principalmente le loro lingue espulse per catturare la preda. Inoltre, né le rane né gli anfibi masticano davvero la loro preda. Nelle rare occasioni in cui una rana usa i denti, di solito afferra e tiene il cibo.

Anche se il numero di volte in cui le rane sono invecchiate e hanno perso i denti è sorprendente, lo spettacolo è tutt’altro che finito. Secondo i ricercatori, ci sono ancora molte domande aperte, e non solo sulle rane. L’enorme libreria CT, parte di un progetto noto come oVert, consente a chiunque disponga di una connessione Internet di accedere a modelli 3D tratti da scansioni, che raffigurano caratteristiche distintive degli esseri viventi, tra cui ossa, vasi sanguigni, organi interni e tessuto muscolare. In futuro, gli scienziati del Florida Museum intendono sfruttare questo database per fare nuove scoperte.

“Ora abbiamo molte nuove domande nel mio laboratorio che sono ispirate dalle cose incredibili emerse dall’imaging 3D dal progetto oVert, e queste domande ci riporteranno nelle collezioni dei musei e sul campo per vedere cosa fanno questi animali in natura”, ha affermato David Blackburn, curatore del Florida Reptile Museum e relatore di tesi. Baloo.

I risultati sono stati riportati sulla rivista eLife.

Giustina Rizzo

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