瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

在很多人看來,世界上大部分的青蛙,都長著一雙水汪汪的大眼睛,圓溜溜的肚子,軟軟的身軀,甚是可愛。雖然世界上有很大一部分青蛙物種是有毒的,但它們大多數都是溫順的,不具攻擊性的。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

然而,當生物學家們在研究青蛙的頭骨時,他們發現青蛙的頭骨在進化的路上簡直放蕩不羈。對比了青蛙溫順的外表,生物學家們覺得一切太瘋狂了——在青蛙光滑的皮膚下,很多種類的青蛙可能長著精緻的或堅硬的冠狀頭骨、假尖牙、真尖牙甚至毒刺。

最近發表在《美國國家科學院院刊》上的一項新研究,首次關注了青蛙頭骨的進化和功能。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

長滿骨刺的美洲樹蛙頭骨

來自佛羅里達自然歷史博物館的研究人員,利用三維數據研究了158個青蛙物種的頭骨形狀,這些物種代表了所有現存的青蛙家族。大多數青蛙的頭骨都是根尖狀的,但上面卻覆蓋著由額外的骨層形成的各種各樣的複雜的凹槽、脊和坑。研究小組發現,這種被稱為過度骨化的特徵在青蛙身上進化了25倍以上。具有相同食性或防禦能力的物種往往發育出形狀和圖案相似的頭骨,即使它們經過數百萬年的進化而分離。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

半爪蛙的頭骨

該研究論文的主要作者、佛羅里達大學博士生丹尼爾·帕魯(Daniel Paluh)說:“表面上看,青蛙看起來很相似,但當你觀察它們的頭骨時,你會發現它們之間存在著巨大的差異。一些最奇怪的頭骨是在青蛙身上發現的,有些青蛙吃鳥類和哺乳動物,有些則用它們的頭作為盾牌,少數種類的青蛙的頭骨甚至還有毒。”

上一次對青蛙頭骨的綜合研究發表於1973年。從那時起,科學家們已經將所描述的青蛙物種數量翻了一番,更新了我們對它們進化關係的理解,並在CT掃描的幫助下發展了新的分析技術。這使得帕魯能夠利用青蛙頭骨上的36個標誌,進行掃描和數字化,最後分析和比較青蛙生命樹的形狀。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

帕魯發現,不僅過度骨化和奇怪的頭骨形狀往往會一起出現,而且它們通常與青蛙的習性有關——青蛙要麼吃非常大的獵物,要麼用它們的頭來防禦。

通常吃鳥類,爬行動物,其他青蛙和老鼠的青蛙,都有著巨大的,寬敞的頭骨,下巴關節靠近背部。帕魯說,這給了它們一個更大的張口,用以抓取獵物,比如帕曼蛙就是這樣的。他的分析顯示,這些物種的頭骨上佈滿了微小的凹坑,可以提供額外的力量和咬合力。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

布吉特蛙

幾乎所有的青蛙下顎都沒有牙齒,但有些青蛙,如布吉特青蛙,已經進化出較低的尖牙狀結構,使它們能夠對獵物造成刺傷。有一種叫Guenther的有袋蛙,它的兩個顎都有真正的牙齒,可以吃掉佔自身體重一半的獵物。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

布吉特蛙

有些青蛙則用它們的頭堵住洞穴的入口,以防被捕食者捕食。這些種類的青蛙往往有海綿狀的頭骨,上面覆蓋著小刺。一些,比如布魯諾的黑頭蛙,最近被發現有毒。當掠食者猛擊這些青蛙的頭部時,專門的刺會刺穿皮膚下的毒腺作為防禦。

雖然這項研究顯示了過度骨化和奇特的頭骨形狀之間的持續重疊,但研究人員並不確定哪一個是最先開始的。青蛙是先開始吃大型獵物,然後進化出更強壯的頭骨,還是反過來呢?帕魯說,這是一個“先有雞還是先有蛋的問題”。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

Guenther蛙

如今被發現的蛙類多達7000多種,但它們的共同祖先沒有強化過的頭骨。但爬蟲學研究合著者大衛·布萊克本(David Blackburn)說,青蛙的祖先的祖先出現了強化的頭骨。雖然青蛙的祖先都沒有一個過度骨化的頭骨,但相當古老的兩棲類祖先的頭骨卻出現了強化的特徵。遠古的基因可能在操縱著瘋狂的這一切。

先前的研究提出青蛙進化成骨化過度的特徵,是為了防止乾旱環境中水分流失,但帕魯的研究發現,棲息地和骨化過度並不一定有著絕對的因果聯繫。這種特徵在生活在地下、樹上、水中和陸地上的青蛙身上都有被發現。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

澳大利亞龜蛙

但是棲息地確實影響了頭骨的形狀:水生青蛙的頭骨往往是長而平的,而擅長挖掘的青蛙的頭骨通常是短而尖的,這種形狀也使它們能夠像筷子一樣用嘴捕捉螞蟻和白蟻等快速移動的小獵物,帕魯說。

物競天擇,適者生存。相對來說,自然界中的物種,越弱小的,進化就越瘋狂,越多樣,因為只有改變,它們才能不被大自然所淘汰。世間這一切又何曾不是如此?改變才能前進。

瘋狂的頭骨!別被溫順的外表欺騙了,青蛙的頭骨進化簡直放蕩不羈

布魯諾的黑頭蛙


分享到:


相關文章: