疯狂的头骨：一些青蛙如何以及为什么会进化出极端的头部

来源 Florida Museum of Natural History

翻译 SME科技故事

很多青蛙看起来拥有湿润和光滑的皮肤，但其实这只是表面，其背后隐藏着令人惊讶具有角和尖牙的头骨。

来自中美洲的雨蛙Anotheca spinosa可能会利用头骨上的骨刺来抵御掠食者

一项新的研究就首次观察发现，尽管大多数青蛙都有着光滑的头骨形状，但其他青蛙却进化出具有极其不寻常的头骨，比如尖牙和分泌毒液的毒刺等。

佛罗里达自然历史博物馆的研究员分析了158种（所有活青蛙家族中）的头骨形状，发现所有形状异常的头骨中都以脊、沟和层的形式存在额外的骨骼层。研究员将这一过程称为“高骨化”，至少已经在青蛙身上独立进化了25次以上了。经过数百万年的进化，具有相同进食习惯或防御能力的物种也倾向于发展出类似形状和图案的头骨。

研究主要作者、佛罗里达大学的博士生丹尼尔·帕卢（Daniel Paluh）在一份声明中说：“从表面上看，青蛙看起来很相似，但是当你看着它们的头骨时，就会看到巨大的差异。”帕卢说：“在一些以鸟和哺乳动物为食的青蛙中发现了一些最怪异的头骨，或者在极少数情况下，它们是有毒的。它们的头骨显示出青蛙的奇特和多样性。”

之前一次对青蛙头骨的全面研究发表于1973年。而这一次研究引用了扫描技术，属于美国国家科学基金会资助的主要项目之一，目的是对脊椎动物的解剖数据进行数字化和分类。比起之前的研究，帕卢将青蛙的头骨种类增加了一倍以上，以此来构建整个青蛙家族的进化树的形状。

南美半角蛙Hemiphractus scutatus可以捕食其他脊椎动物，这要归功于它宽阔的头骨和巨大的缝隙。该物种在其下颌上也具有牙齿状结构

帕卢介绍说：“在我们有数字化标本的方法之前，真正量化形状的唯一方法是对每个头骨进行线性测量”。他发现“高骨化”和非常规的头骨形状往往会同时出现，并且通常跟捕食非常大的猎物或用头来防御有关。

以鸟类、脊椎动物为食的青蛙一般有宽大的头骨，并且在它们的背部附近有一个下颌关节。这让它们能够张口大嘴巴来吃掉猎物。比如帕卢对帕曼蛙（Pacman frogs ）分析发现它们的头骨上布满了微小的凹坑，可以提供额外的力量和咬合力。

几乎所有的青蛙下颌上都是没有牙齿的，但像巴德格特蛙则进化出了“尖牙”，能够刺穿猎物。又比如冈瑟有袋蛙，它的上下腭都有真正的牙齿，能够吃掉超过一半体长的猎物。

有些青蛙用它们的头堵住洞穴的入口，以保护自己不受捕食者的伤害。这些物种往往有覆盖着小刺的海绵状头骨。而布鲁诺黑头蛙近来就发现有毒刺。当捕食者猛击这些青蛙的头部时，它们会用皮肤下的毒腺来刺穿捕食者。

虽然研究表明，“高度骨化”和奇特的头骨形状之间存在持续的重叠，但研究员并不确定哪一个先出现。究竟是青蛙开始吃大型猎物后才进化出更强壮的头骨，还是进化出强壮头骨后才开始吃大型猎物的？帕卢说：“这是一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。

“目前7000种青蛙的共同祖先没有奇形怪状的头骨，然而在更古老的蛙类祖先身上确实发现了强化的头骨”佛罗里达爬虫学博物馆馆长、该研究的合著者大卫·布莱克本(David Blackburn)说。

多数青蛙拥有一个简单的头骨形状和光滑的表面。但是有些物种进化出精心制作的装甲头骨，适合捕获大型猎物或防御

先前的研究认为，青蛙进化出高骨化是为了防止干旱环境中的水分流失，但帕卢的研究发现，栖息地和高骨化之间并没有必然的联系。这种特征出现在生活在地下、树上、水里和陆地上的青蛙身上。

不过，栖息地确实会影响头骨的形状，比如水生青蛙的头骨往往又长又平，陆地青蛙的头骨往往又短又尖，这种形状也使它们能够像用筷子一样用嘴捕捉小而疾走的猎物，比如蚂蚁和白蚁。此外，这些物种包括墨西哥穴居蟾蜍和澳大利亚龟蛙，它们是生活在世界各地的远亲。

尽管这项研究对青蛙的头骨形状有了新的认识，布莱克本说我们仍然对青蛙的基本生物学知之甚少。布莱克本说:“奇怪的是，对我们来说，生成漂亮的头骨图像要比知道这些青蛙吃什么容易得多。”“自然史仍然很艰难。我们知道事物的存在并不意味着我们对它们有任何了解。”这项研究将发表在本周的《美国国家科学院院刊》上。

原文链接：https://phys.org/news/2020-03-skulls-wild-frogs-evolved-extreme.html

原标题：《疯狂的头骨:一些青蛙如何以及为什么会进化出极端的头部》

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