科学家找了7000多种青蛙，只为解决一个存在百年的争论

在7000多种青蛙中，有一种上下颚都有真牙，是一种生存在哥伦比亚和厄瓜多尔的叫Gastrotheca guentheri的有袋类树蛙。科学家们发现，这种青蛙跟其他青蛙一样，在2.3亿年前就失去了牙齿，在两千万年前才长回来的。新研究结束了一个世纪以来的争论。

　　

真正的牙齿是由特定的组织组成的，包括牙本质和牙釉质，而青蛙Gastrotheca guentheri（G. guentheri）下颚的牙齿由于体积小而很难观察到这些组织。

“它们非常小，每一个都只有一粒沙子那么大，”该研究的主要作者、佛罗里达大学生物学系博士候选人丹尼尔·帕卢(Daniel Paluh)说。“如果不使用高分辨率技术，就无法确认青蛙牙齿中是否存在牙本质和牙釉质。”

自从2亿多年前首次出现在化石记录中以来，青蛙的下颌就没有牙齿。（青蛙上颌有牙齿是毋庸置疑的，但青蛙的牙齿跟其它很多动物的牙齿都不同，它们属于犁骨齿）

因此，一个拥有完整上下颚牙齿的单一物种似乎是不太可能的，而且与一个长期存在的生物学理论相矛盾，该理论被称为Dollo定律，该理论认为，一个有机体一旦失去一个复杂的特征，就永远不会再回来。

青蛙的存在明显不符合牙齿规则。尽管自侏罗纪时期以来，青蛙的基本体型和解剖结构基本保持不变，但帕卢和他的同事们最近确定：青蛙在20多次不同的情况下失去了牙齿，然而，在它们的进化史上，可能又恢复了6次牙齿。

一些物种，比如那些以蚂蚁和白蚁为食的物种，完全没有牙齿，而是依靠它们粘性的、投射的舌头来捕获食物。追逐大块食物的青蛙通常在上颚有一排牙齿，在嘴的顶部有锯齿状的上颚，这有助于防止扭动的猎物逃跑。

在罕见的情况下，一些物种进化出了从下颚突出来的巨大骨状獠牙，表面上看起来像牙齿，但缺乏能说明问题的牙本质和牙釉质组织。与其他蛙类牙齿替换的传送带系统不同，它们的牙齿只长一次，不能被替换。

几十年来，没人确定G. guentheri下颚上的结构是伪装成牙齿的骨头还是真牙。找到一个样本来解决这个问题也不容易。G. guentheri原产于哥伦比亚和厄瓜多尔的云雾森林，最后一次有记录的观测是在1996年，这引发了人们对该物种可能已经灭绝的担忧。

有一些G. guentheri的利齿被作为博物馆标本保存下来，但由于它们的稀有性，生物学家不愿对它们进行毁灭性的分析，而这种分析需要对它们的牙齿进行研究。但帕卢能够利用胃膜生物的一个特殊特性，将保存的胚胎作为样本，而不是完整的成蛙。

雌性有袋蛙不会在池塘或小溪中产卵，而是把卵放在背上的育儿袋里。帕卢说:“在G. guentheri的情况下，这些卵会跳过蝌蚪阶段，直接孵化成小型的成年青蛙。”

研究人员对胚胎的下颚进行了CT扫描，并仔细地用与牙釉质和牙本质结合的染料对单个牙齿的极薄切片进行染色，得出了明确的结果。G. guentheri的牙齿在整体形状、发育和组成牙齿的组织方面几乎与其他蛙类的牙齿完全相同。

帕卢说:“考虑到它们失而复得的时间非常长，这令人惊讶。我们的预期是，如果它们真的重新长出了牙齿，它们会在某种程度上有所不同，但这根本不是我们看到的。”

至于那些已经消失了数百万年的结构是如何在一种原本没有牙齿的青蛙身上重新出现的，帕卢怀疑答案在于现存的大多数两栖动物牙齿发育的复杂途径。尽管牙齿的位置因物种而异，但它们的发育很可能是由相同的基本基因决定的，在下颌长出牙齿可能很简单。

帕卢计划在不久的将来利用一些基因工具来绘制青蛙牙齿发育和进化的轮廓，但对G. guentheri和美洲热带地区许多其他濒危物种来说，找到确切的答案可能已经不可能了。在博物馆收藏的动植物中，DNA会随着时间的推移而降解，数量稀少的老化G.guentheri标本不太可能是进行基因研究的可行资源。

帕卢说:“由于气候变化、栖息地退化和壶菌病，我们已经看到这个种群中的许多物种变得濒临灭绝。我们无法在其他任何物种中回答这些问题，因为这些特征在其他任何物种的树蛙中都不存在。”

Daniel J. Paluh, Wesley A. Dillard, Edward L. Stanley, Gareth J. Fraser, David C. Blackburn. Re‐evaluating the morphological evidence for the re‐evolution of lost mandibular teeth in frogs. Evolution, 2021; DOI: 10.1111/evo.14379