Muchas ranas parecen un globo de agua con patas, pero no se dejen engañar. Debajo de la piel resbaladiza, algunas especies lucen espinas, espinas y otros secretos esqueléticos.
Si bien la mayoría de las ranas comparten una forma de cráneo simple con una superficie lisa, otras han desarrollado características más elegantes, como colmillos falsos, crestas elaboradas, fortificación en forma de casco y púas que entregan veneno. Un nuevo estudio es el primero en observar de cercaen la evolución y función de estos cráneos de rana blindados.
Los investigadores del Museo de Historia Natural de Florida utilizaron datos en 3D para estudiar la forma del cráneo en 158 especies que representan a todas las familias de ranas vivas. Los cráneos de forma radical a menudo estaban cubiertos de intrincados patrones de surcos, crestas y hoyos formados por capas adicionales de hueso. El equipo de investigación encontróque este rasgo, conocido como hiperossificación, ha evolucionado más de 25 veces en ranas. Las especies con los mismos hábitos de alimentación o defensas tendieron a desarrollar cráneos con formas y patrones similares, incluso si estaban separados por millones de años de evolución.
"Superficialmente, las ranas pueden verse similares, pero cuando miras sus cráneos, ves diferencias drásticas", dijo Daniel Paluh, autor principal del estudio y estudiante de doctorado de la Universidad de Florida. "Algunos de los cráneos más extraños se encuentran en las ranas".que comen pájaros y mamíferos, usan sus cabezas como escudo, o en algunos casos raros, son venenosos. Sus cráneos muestran cuán extrañas y diversas pueden ser las ranas ".
El último estudio exhaustivo de cráneos de rana se publicó en 1973. Desde entonces, los científicos han duplicado el número de especies de rana descritas, actualizado nuestro conocimiento de sus relaciones evolutivas y desarrollado nuevas técnicas analíticas con la ayuda de la exploración por TC.
Esto permitió a Paluh usar 36 puntos de referencia en los cráneos de rana, escaneados y digitalizados como parte del proyecto oVert, financiado por la National Science Foundation, para analizar y comparar formas en el árbol de la vida de la rana.
"Antes de tener métodos para digitalizar muestras, realmente la única forma de cuantificar la forma era tomar medidas lineales de cada cráneo", dijo.
Paluh descubrió que no solo la hiperossificación y las extrañas formas de cráneo tienden a aparecer juntas, sino que a menudo se asocian con ranas que comen presas muy grandes o usan sus cabezas para defenderse.
Las ranas que se comen a otros vertebrados, aves, reptiles, otras ranas y ratones, a menudo tienen cráneos gigantes y espaciosos, con una articulación de la mandíbula cerca de la parte posterior. Esto les da una abertura más grande para recoger a sus presas, dijo Paluh, haciendo referencia a las ranas de Pacman como un ejemplo. Su análisis mostró que los cráneos de estas especies están punteados con pequeños hoyos, lo que podría proporcionar fuerza adicional y fuerza de mordida.
Casi todas las ranas carecen de dientes en la mandíbula inferior, pero algunas, como las ranas de Budgett, han desarrollado estructuras en forma de abanico inferiores que les permiten infligir heridas punzantes en sus presas. Una especie, la rana marsupial de Guenther, tiene dientes verdaderos en ambas mandíbulas ypuede comer presas de más de la mitad de su longitud corporal.
Otras ranas usan sus cabezas para tapar la entrada de sus madrigueras como protección contra los depredadores. Estas especies tienden a tener cráneos cavernosos superpuestos con pequeñas espigas. Recientemente se descubrió que algunas, como la rana con cabeza en cascada de Bruno, eran venenosas.un depredador golpea la cabeza de una de estas ranas, puntas especializadas perforan las glándulas de veneno justo debajo de la piel como defensa.
Si bien el estudio mostró una superposición persistente entre la hiperossificación y la forma fantasiosa del cráneo, los investigadores no están seguros de cuál fue primero. ¿Comenzaron las ranas a comer presas grandes y luego evolucionaron a cráneos más robustos o viceversa?
"Esa es una especie de pregunta de 'pollo o huevo'", dijo Paluh.
El ancestro común de las 7,000 especies de ranas actuales no tenía un cráneo ornamentado. Pero los cráneos fuertemente fortificados aparecen en ancestros de ranas aún más antiguos, dijo David Blackburn, curador de herpetología y coautor del estudio del Museo de Florida.
"Si bien el antepasado de todas las ranas no tenía un cráneo hiperossificado, así es como se construyeron los cráneos de ancestros anfibios bastante antiguos", dijo. "Estas ranas podrían estar utilizando vías de desarrollo antiguas para generar características que caracterizaron a sus ancestros en lo profundoel pasado."
Estudios previos propusieron que las ranas desarrollaron hiperosificación para evitar la pérdida de agua en ambientes secos, pero la investigación de Paluh descubrió que el hábitat y la hiperossificación no estaban necesariamente vinculados. El rasgo aparece en las ranas que viven bajo tierra, en los árboles, en el agua y en la tierra.
Pero el hábitat influye en la forma del cráneo: las ranas acuáticas tienden a tener cráneos largos y planos, mientras que las especies que cavan a menudo tienen cráneos cortos con hocicos puntiagudos, una forma que también les permite usar la boca como palillos para atrapar presas pequeñas y escurridizas comoLas hormigas y las termitas, dijo Paluh. Estas especies incluyen el sapo excavador mexicano y la rana tortuga australiana, parientes lejanos que viven en diferentes partes del mundo.
Mientras el estudio arroja nueva luz sobre la forma del cráneo de rana, Blackburn dijo que todavía no sabemos mucho sobre la biología básica de las ranas.
"Extrañamente, es más fácil para nosotros generar bellas imágenes de cráneos que saber qué comen estas ranas", dijo Blackburn. "La historia natural sigue siendo bastante difícil. Solo porque sabemos que las cosas existen no significa que sepamos nada sobreellos."
El estudio se publicará esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Museo de Historia Natural de Florida . Original escrito por Natalie van Hoose. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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