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Dando uma mordida na evolução dentária: sapos perderam dentes mais de 20 vezes
Os pesquisadores também encontraram uma correlação entre a ausência de dentes em sapos e uma dieta especializada em pequenos insetos , como formigas e cupins
Por Jerald B Pinson - 01/06/2021


Essas imagens mostram a diversidade dentária entre os anfíbios. Salamandras e cecilianas, inferior esquerda e direita, respectivamente, não só têm dentes na mandíbula superior e inferior, mas também no céu da boca, mostradas aqui em amarelo. Crédito: Museu da Flórida / Daniel Paluh

Os cientistas sabem há muito tempo que os sapos são estranhos quando se trata de dentes. Alguns têm dentes minúsculos na mandíbula superior e no céu da boca, enquanto outros apresentam estruturas semelhantes a presas. Algumas espécies são completamente desdentadas. E apenas um sapo, entre as mais de 7.000 espécies, tem dentes verdadeiros tanto na mandíbula quanto na mandíbula.


Agora, o primeiro estudo abrangente da evolução dentária em sapos está trazendo a história odontológica do grupo para o foco. Pesquisadores do Museu de História Natural da Flórida analisaram tomografias 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 re-evoluído 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 em pequenos insetos , como formigas e cupins. Sua análise de parentes anfíbios de rãs, as salamandras e animais obscuros semelhantes a vermes, conhecidos como cecilianos, mostraram que esses grupos mantiveram dentes nas mandíbulas 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 sobre sapos, com mais de 20 perdas independentes", disse o autor principal do estudo, Daniel Paluh, um 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 desenvolveram a falta de dentes."

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

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

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

"Se você abrir a boca de um sapo, é provável que você não veja os dentes mesmo que eles os tenham, porque geralmente têm menos de um milímetro de comprimento" ou são menores que a ponta de um lápis, disse Paluh.

O sapo verde, Rana clamitans, tem dentes na mandíbula superior e é uma
espécie comum no leste dos Estados Unidos, incluindo a Flórida.
Crédito: Museu da Flórida / Daniel 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 em Bufoniformia não são intimamente relacionadas, sugerindo que a perda de dentes ocorreu mais de uma vez na evolução do sapo. Mas aí a história parou.

No passado, determinar com precisão quais sapos tinham dentes exigiria um trabalho laborioso que danificaria ou destruía irrevogavelmente partes dos espécimes preservados. As rãs também são um grupo altamente diverso, tornando uma avaliação abrangente de seus dentes uma tarefa difícil.

Mas Paluh e seus colegas tinham uma grande vantagem: o Museu da Flórida lidera um grande esforço multi-institucional 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, chamado oVert, permite que qualquer pessoa com uma conexão à Internet acesse modelos 3D derivados das varreduras, que retratam características distintas de um organismo, incluindo ossos, vasculatura, órgãos internos, tecido muscular - e dentes. Para Paluh, isso significava que ele podia virtualmente espreitar a boca de um sapo.

Trabalhando remotamente durante os bloqueios do COVID-19, Paluh e outros membros do Blackburn Lab do museu usaram oVert scans para realizar 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, conselheiro de Paluh e autor sênior do estudo.

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

Os resultados mostraram que, longe de perder dentes uma vez durante sua evolução, como sugerido pela ideia agora desmentida do Bufoniformia, as rãs sofreram "perda desenfreada de dentes", disse Paluh, com a falta de dentes surgindo em grupos tão distantes como sapos e veneno sapos dardo.

A equipe também notou uma forte correlação entre a presença ou ausência de dentes em sapos 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 simplesmente levar para a boca com sua língua altamente modificada", disse Paluh. "Isso parece relaxar as pressões seletivas que estão mantendo 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 de projétil para pegar suas presas e engoli-las inteiras. As rãs são capazes de armazenar as toxinas de sua fonte de alimento e reaproveitá-las para seu próprio uso, secretando os compostos através de sua pele para afastar predadores. E a rã tartaruga, uma espécie desdentada que se enterra na Austrália, túneis através do labirinto de passagens subterrâneas dentro de 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 dentária das rãs, incluindo como os genes que regulam a produção dentária são ativados e desativados. Também não está claro se as estruturas dentais serrilhadas em sapos que recuperaram essas características são realmente dentes reais , disse Paluh. Para determinar isso, os cientistas precisarão dar uma olhada mais aprofundada nessas estruturas, procurando a presença de esmalte e outras características definidoras-chave.

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

"Agora temos muitas perguntas novas em meu laboratório, inspiradas pelas coisas surpreendentes que surgiram com as imagens 3D do projeto oVert, e elas nos levarão de volta às coleções do museu e ao campo para ver o que esses animais estão fazendo na natureza . "

 

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