Черепа со странностями: как и почему у некоторых лягушек развились экстремальные головы

Под гладкой кожей некоторых видов лягушек скрываются шипы, выступы и другие скелетные особенности. В то время как большинство лягушек имеют простую форму черепа с гладкой поверхностью, у других развились более причудливые черты: псевдоклыки, сложные гребни, укрепления, похожие на шлем, и шипы для доставки яда.

Исследователи из Флоридского музея естественной истории использовали 3D-данные для изучения формы черепа у 158 видов, представляющих все современные семейства лягушек. Радикально изменённые черепа часто были покрыты сложными узорами из борозд, гребней и ямок, образованных дополнительными слоями кости. Эта черта, известная как гипероссификация, эволюционировала у лягушек более 25 раз. Виды со схожими способами питания или защиты имели тенденцию к развитию черепов схожей формы и узора, даже если их разделяли миллионы лет эволюции.

"На поверхности лягушки могут выглядеть похожими, но если посмотреть на их черепа, видны радикальные различия", — сказал ведущий автор исследования Дэниел Палу. "Некоторые из самых странных черепов встречаются у лягушек, которые едят птиц и млекопитающих, используют головы в качестве щита или, в нескольких редких случаях, являются ядовитыми".

Используя данные компьютерной томографии, Палу проанализировал 36 ориентиров на черепах в рамках проекта oVert. Он обнаружил, что гипероссификация и причудливые формы черепа не только появляются вместе, но и часто связаны с лягушками, которые поедают очень крупную добычу или используют головы для защиты.

• Лягушки, питающиеся другими позвоночными (птицами, рептилиями, другими лягушками и мышами), часто имеют огромные, просторные черепа с суставом челюсти ближе к затылку, что увеличивает раскрытие рта. Их черепа покрыты мелкими ямками, что может обеспечивать дополнительную прочность и силу укуса.
• Некоторые виды, например, лягушки-буджетты, развили на нижней челюсти клыкоподобные структуры. Вид Gastrotheca guentheri имеет настоящие зубы на обеих челюстях.
• Лягушки, использующие головы для закупорки входа в норы, имеют массивные черепа, покрытые мелкими шипами. Некоторые из них, например, шлемоголовая лягушка Бруно (Aparasphenodon brunoi), являются ядовитыми: при атаке хищника специализированные шипы прокалывают ядовитые железы под кожей.

Исследование показало устойчивую связь между гипероссификацией и причудливой формой черепа, но вопрос о том, что возникло первым — изменение рациона или усиление черепа — остаётся открытым.

Ранее считалось, что гипероссификация развилась для предотвращения потери воды в сухих условиях, но новое исследование не обнаружило прямой связи между средой обитания и этой чертой. Однако среда обитания влияет на форму черепа: у водных лягушек черепа, как правило, длинные и плоские, а у роющих видов — короткие с заострённой мордой.

"Хотя предок всех лягушек не имел гипероссифицированного черепа, именно так были устроены черепа их более древних амфибийных предков", — отметил соавтор исследования Дэвид Блэкберн. "Возможно, эти лягушки используют древние пути развития для создания черт, которые характеризовали их предков в глубоком прошлом".

Исследование будет опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.