As rãs perderam dentes mais de 20 vezes

Agora, o primeiro estudo abrangente da evolução dentária em sapos está focando na história odontológica do grupo. Pesquisadores do Museu de História Natural da Flórida analisaram tomografias computadorizadas de quase todos os gêneros de anfíbios vivos para revelar que as rãs perderam dentes mais de 20 vezes durante sua evolução, mais do que qualquer outro grupo de vertebrados. Algumas espécies de rãs podem até ter evoluído novamente seus dentes depois de perdê-los milhões de anos antes.

Os pesquisadores também encontraram uma correlação entre a ausência de dentes em sapos e uma dieta especializada para pequenos insetos, como formigas e cupins. Sua análise dos parentes anfíbios de sapos, salamandras e animais parecidos com vermes escuros, conhecidos como cecilianos, mostrou que esses grupos retiveram dentes na mandíbula superior e inferior ao longo de sua história evolutiva.

“Por meio deste estudo, pudemos realmente mostrar que a perda de dentes em vertebrados é em grande parte uma história de sapo, com mais de 20 perdas independentes”, disse o autor principal do estudo, Daniel Paluh, Ph.D. candidato no departamento de biologia da Universidade da Flórida. “Apenas oito outros grupos de vertebrados vivos, incluindo cavalos-marinhos, tartarugas, pássaros e alguns mamíferos, também evoluíram desdentados.”

Os dentes evoluíram pela primeira vez há mais de 400 milhões de anos, dando rapidamente uma vantagem competitiva aos animais que os possuíam e levando à diversificação de tubarões, peixes ósseos e, por fim, dos vertebrados que primeiro vagaram pela terra.

Ao longo de sua longa história, os dentes têm sido um componente importante da evolução dos vertebrados, mas alguns grupos também se saíram bem sem eles. Os pássaros perderam os dentes há cerca de 100 milhões de anos com a chegada do bico, e tanto o maior vertebrado conhecido, a baleia azul, quanto o menor, uma rã da Nova Guiné, estão completamente desdentados.

No entanto, poucos pesquisadores se concentraram em estudar dentes de sapo, pela simples razão de que eles são incrivelmente pequenos.

“Se você abrir a boca de um sapo, provavelmente não verá os dentes, mesmo que os tenha, porque eles geralmente têm menos de um milímetro de comprimento” ou menores do que a ponta de um lápis, disse Paluh.

Isso não impediu que algumas pessoas tentassem. Em seu estudo das relações entre as espécies de rãs, o famoso paleontólogo do século 19, Edward Cope, agrupou todas as rãs desdentadas no mesmo grupo, que ele chamou de Bufoniformia.

Pesquisadores usando técnicas genéticas modernas mostraram que as espécies de Bufoniformia não estão intimamente relacionadas, sugerindo que a perda de dentes ocorreu mais de uma vez na evolução das rãs. Mas aí a história parou.

No passado, determinar com precisão quais sapos tinham dentes exigiria um trabalho meticuloso que danificaria ou destruía irrevogavelmente partes de espécimes preservados. As rãs também são um grupo muito diversificado, o que torna uma avaliação completa de seus dentes uma tarefa difícil.

Mas Paluh e seus colegas tinham uma grande vantagem: o Museu da Flórida está liderando um grande esforço de várias agências para tomografia computadorizada de 20.000 espécimes de vertebrados, dando aos pesquisadores a capacidade de estudar animais de maneiras que antes não eram possíveis.

O projeto, batizado de oVert, permite que qualquer pessoa com conexão à Internet acesse modelos 3D derivados dos exames, mostrando diferentes características de um organismo, incluindo ossos, vasculatura, órgãos internos, tecido muscular e dentes. Para Paluh, isso significava que ele podia virtualmente olhar para a boca de um sapo.

Trabalhando remotamente durante os bloqueios do COVID-19, Paluh e outros membros do Laboratório Blackburn do museu usaram varreduras oVert para conduzir o estudo. Para obter uma imagem mais clara das mudanças nos dentes ao longo do tempo, os pesquisadores incluíram representantes de todos os grupos de anfíbios. Eles analisaram os padrões de perda de dentes ao longo do tempo usando um mapa publicado anteriormente de relações evolutivas entre anfíbios com base em dados genéticos.

O estudo fornece um exemplo poderoso da pesquisa que pode ser realizada com dados de acesso aberto, disse David Blackburn, curador de herpetologia do Museu da Flórida, consultor de Paluh e principal autor do estudo.

“Nós efetivamente crowdsourced coleta de dados em nosso laboratório, incluindo pessoas que não estavam nos Estados Unidos na época”, disse Blackburn.

Seus resultados mostraram que, longe de perder seus dentes uma vez durante sua evolução, como sugere a idéia agora desacreditada de Bufoniformia, as rãs sofreram “perda desenfreada de dentes”, disse Paluh, e dentes ausentes apareceram em grupos tão distantes. sapos e veneno. sapos dardo.

A equipe também notou uma correlação próxima entre a presença ou ausência de dentes nas rãs e seus hábitos alimentares. Embora as informações dietéticas sejam escassas para muitas espécies de sapos, os pesquisadores descobriram uma conexão entre uma dieta de minúsculos insetos e a falta de dentes.

“Ter esses dentes na mandíbula para capturar e segurar a presa torna-se menos importante porque eles estão comendo invertebrados realmente pequenos que podem ser levados à boca com sua língua altamente modificada”, disse Paluh. “Isso parece relaxar as pressões seletivas que prendem os dentes.”

Algumas espécies de sapos venenosos, por exemplo, evoluíram para se alimentar principalmente de formigas e ácaros que produzem compostos tóxicos, usando suas línguas pegajosas e projéteis para pegar suas presas e engoli-las inteiras. As rãs podem armazenar toxinas de sua fonte de alimento e reutilizá-las para seu próprio uso, secretando os compostos pela pele para se protegerem de predadores. E a rã tartaruga, uma espécie de toca desdentada na Austrália, atravessa o labirinto de passagens subterrâneas dentro dos ninhos de cupins, caçando os insetos que os construíram.

Os dentes parecem ser supérfluos para mamíferos que também se alimentam de formigas e cupins. Pangolins e tamanduás, que têm línguas altamente especializadas para sondar formigas e cupinzeiros, não têm dentes.

Muitas questões permanecem sobre a biologia dos dentes das rãs, incluindo como os genes que regulam a produção de seus dentes são ativados e desativados. Também não está claro se as estruturas denteadas semelhantes a dentes nas rãs que recuperaram essas características são realmente dentes reais, disse Paluh. Para determinar isso, os cientistas precisarão examinar mais profundamente essas estruturas, procurando a presença de esmalte e outras características definidoras-chave.

Técnicas inovadoras, como as usadas no projeto oVert, começam a destacar lacunas e limitações de conhecimento como essas, mas também abrem o campo para novas descobertas, disse Blackburn.

“Agora temos muitas novas perguntas em meu laboratório inspiradas pelas coisas incríveis que saem das imagens 3D do projeto oVert, e elas nos levarão a coleções de museus e a campo para ver o que esses animais fazem no selvagem.”