Las ranas han perdido los dientes más de 20 veces durante su evolución

Algunas especies de ranas venenosas, por ejemplo, han evolucionado para alimentarse principalmente de hormigas y ácaros que producen compuestos tóxicos, utilizando sus lenguas pegajosas.

Tomografías computarizadas de casi todos los géneros de anfibios vivos revelan que las ranas han perdido dientes más de 20 veces durante su evolución, más que cualquier otro grupo de vertebrados. Algunas especies de ranas pueden incluso haber visto re-evolucionar los dientes después de perderlos millones de años antes.

En el primer estudio en su clase, los investigadores del Museo de Historia Natural de Florida también encontraron una correlación entre la ausencia de dientes en las ranas y una dieta especializada en insectos pequeños, como hormigas y termitas. Su análisis del pariente anfibio de las ranas, las salamandras y los oscuros animales parecidos a gusanos conocidos como cecilias, mostró que estos grupos conservaban dientes en las mandíbulas superior e inferior a lo largo de su historia evolutiva.

“A través de este estudio, realmente hemos podido demostrar que la pérdida de dientes en los vertebrados es en gran parte una historia sobre ranas, con más de 20 pérdidas independientes”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Daniel Paluh, candidato a doctorado en el departamento de Biología de la Universidad de Florida. “Sólo otros ocho grupos de vertebrados vivos, incluidos caballitos de mar, tortugas, aves y algunos mamíferos, también han evolucionado desdentado”.

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Los dientes evolucionaron por primera vez hace más de 400 millones de años, otorgando rápidamente una ventaja competitiva a los animales que los tenían y conduciendo a la diversificación de tiburones, peces óseos y, en última instancia, a los vertebrados que primero vagaron por tierra.

A lo largo de su larga historia, los dientes han sido un componente importante de la evolución de los vertebrados, pero algunos grupos lo han hecho igualmente bien sin ellos. Las aves perdieron los dientes hace unos 100 millones de años con la llegada del pico, y tanto el vertebrado más grande conocido, la ballena azul, como el más pequeño, una rana de Nueva Guinea, carecen por completo de dientes.

Sin embargo, pocos investigadores se han centrado en estudiar los dientes de rana, por la sencilla razón de que son increíblemente pequeños. “Si abre la boca de una rana, es probable que no vea los dientes aunque los tenga, porque por lo general tienen menos de un milímetro de largo” o más pequeños que la punta de un lápiz, dijo Paluh.

Eso no ha impedido los intentos. En su estudio de las relaciones entre las especies de ranas, el famoso paleontólogo del siglo XIX Edward Cope agrupó a todas las ranas desdentadas en el mismo grupo, al que llamó Bufoniformia.

Los investigadores que utilizan técnicas genéticas modernas han demostrado desde entonces que las especies de Bufoniformia en realidad no están estrechamente relacionadas, lo que sugiere que la pérdida de dientes ocurrió más de una vez en la evolución de la rana. Pero ahí la historia se estancó.

En el pasado, determinar con precisión qué ranas tenían dientes habría requerido un trabajo laborioso que dañó o destruyó irrevocablemente partes de los especímenes conservados. Las ranas también son un grupo muy diverso, lo que hace que una evaluación completa de sus dientes sea una tarea difícil.

Pero Paluh y sus colegas tenían una gran ventaja: el Museo de Florida lidera un esfuerzo multiinstitucional masivo para escanear por tomografía computarizada 20.000 especímenes de vertebrados, lo que brinda a los investigadores la capacidad 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 los escaneos, que muestran características distintivas de un organismo, incluidos huesos, vasculatura, órganos internos, tejido muscular y dientes. Para Paluh, significaba que virtualmente podía mirar dentro de la boca de una rana.

Trabajando de forma remota durante los confinamientos por el COVID-19, Paluh y otros miembros del Blackburn Lab del museo utilizaron escáneres oVert para llevar a cabo el estudio. Para obtener la imagen más clara de los cambios en los dientes 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.

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Sus resultados mostraron que, lejos de perder los dientes una vez durante su evolución, como sugiere la idea ahora desacreditada de Bufoniformia, las ranas han sufrido una “pérdida de dientes desenfrenada”, dijo Paluh, y la falta de dientes apareció en grupos tan lejanos como los sapos. y ranas venenosas.

El equipo también notó una estrecha correlación entre la presencia o ausencia de dientes en las ranas y sus hábitos alimenticios. Si bien la información dietética es escasa para muchas especies de ranas, los investigadores descubrieron una conexión entre una dieta de insectos diminutos y la falta de dientes.

“Tener esos dientes en la mandíbula para capturar y sujetar a la presa se vuelve menos importante porque están comiendo invertebrados realmente pequeños que pueden llevarse a la boca con su lengua altamente modificada”, dijo Paluh. “Eso parece relajar las presiones selectivas que mantienen los dientes”.

Algunas especies de ranas venenosas, por ejemplo, han evolucionado para alimentarse principalmente de hormigas y ácaros que producen compuestos tóxicos, utilizando sus lenguas pegajosas y proyectiles para recoger a su presa y tragarla entera. Las ranas pueden almacenar las toxinas de su fuente de alimento y reutilizarlas para su propio uso, secretando los compuestos a través de su piel para protegerse de los depredadores. Y la rana tortuga, una especie de madriguera sin dientes en Australia, atraviesa el laberinto de pasajes subterráneos dentro de los nidos de termitas, cazando 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 sondear los nidos de hormigas y termitas, no tienen dientes.