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堪萨斯大学的研究人员在《鱼类学与爬虫学》杂志上发表了研究成果,描述了一种来自菲律宾吕宋岛的长牙蛙新物种,名为Limnonectescassiopeia。
令人惊讶的是,过去20年里,这种新物种的样本已被采集了十几次,但都被误认为是众所周知的、几乎完全相同(但事实证明关系并不太密切)的吕宋巨牙蛙的幼年版。
堪萨斯大学生物多样性研究所和自然历史博物馆的博士生、本文主要作者马克·赫尔说:“它们之所以被这样称呼,是因为一些物种的雄性下颌有巨大的骨质突起,就像尖牙一样——这非常独特。”
“这仍然是个谜,但人们普遍认为这些毒牙用于雄性之间的战斗。雄性的毒牙比雌性大得多。这些雄性青蛙的头很大,很多青蛙都很大——有些像东南亚其他地方的鸡一样大。”
起初,赫尔在对所有菲律宾有牙蛙进行更大规模的基因调查时发现了Limnonectescassiopeia,其中已知有十多个物种。
“我对许多物种进行了测序,建立了一个很好的基因数据集,让我能够检查它们的亲缘关系模式,”赫尔说。“在过去一个半世纪里,许多物种最初都是根据它们的外表来描述的——在现代基因分析出现之前。在吕宋岛,有两种已知的长牙青蛙:一种是大型的Limnonectesmacrocephalus,另一种是中型的Limnonecteswoodworthi。然而,我在基因数据中发现了一个与大头蛙不同的群体,作为一个独特的分支出现。”
在獠牙蛙基因数据中发现这种之前未知的第三种物种,促使赫尔开始对博物馆标本进行物理检查,并以引人注目的基因为支撑和指导。他希望看看自己能否从形态上分辨出它们与吕宋巨獠牙蛙的区别,因为基因分析表明它们是独立进化的。
幸运的是,赫尔的堪萨斯大学导师雷夫·布朗和前几代堪萨斯大学研究人员在菲律宾进行了大量的研究,这意味着堪萨斯大学生物多样性研究所和自然历史博物馆拥有丰富的标本。布朗与堪萨斯大学硕士生汉娜·索姆一起担任新论文的合著者。
“我核实了我的基因研究,以确保没有错误,结果没有,”赫尔说。“这促使我检查了博物馆里所有来自吕宋岛的Limnonectes标本。我们有数百只这种青蛙,我仔细地将新基因簇中出现的19只与主簇中的19只进行了比较。”
赫尔说,在努力区分这两个物种的身体特征时,很容易理解它们为什么会被混淆为同一物种。
“我是一名爬虫学家,我花了很多时间观察青蛙——我观察了这些东西几个星期,只是盯着它们看,试图看看我是否能发现一些东西,但我什么也没发现,”赫尔说。“我看不出有什么重大差异。并不是说一组青蛙颜色明显,或者有明显的条纹,而另一组青蛙没有。”
赫尔开始对长牙青蛙标本进行详细测量。
“我们制定了一系列标准化测量方法,旨在发现种群之间的差异——看看差异是否反映了物种形成的模式,”赫尔说。“我对各个种群进行了比较,开始怀疑它们可能代表不同的物种,然后我进一步深入研究,对不同特征进行了详细的比较。”
最后,赫尔取得了“重大突破”,他发现基因上不同的物种都有较小的趾盘,而且都是白色的。
“这些圆盘很重要,”赫尔说。“从统计学上讲,与它们的身体尺寸相比,它们的趾垫可能更小。因此,我再次取出所有经过基因鉴定的样本,并发现了关键特征——任何人都可以在野外评估的简单身体特征。如果他们抓到其中一只青蛙,他们可以将其翻过来并立即分辨出来。趾垫不仅较小,而且是白色的。它们颜色苍白,完全没有色素,这使它们与主要物种Limnonectesmacrocephalus区分开来,后者的趾垫有深灰色色素。”
马克·赫尔(MarkHerr)发现,这些基因上不同的物种的趾盘都较小,而且都是白色的,这让他取得了“重大突破”。这里,我们来看看成年雄性Limnonectescassiopeia、新物种和成年雄性L.macrocephalus的左手掌面视图(左)和左脚足底视图(右)的对比。图片来源:堪萨斯大学研究人员
赫尔表示,这个被忽视的细节更加引人注目,因为这种青蛙的故乡岛屿上的人口比英国还要稠密。
“吕宋岛人民捕捉这些青蛙(整个群体)已有100多年的历史了,”他说,并补充说它们是几个土著群体的食物之一。
“它们有这些白色的圆盘……但我想:谁会看这个?谁会考虑这个?因为我们有这些遗传资源,我现在知道这些青蛙有些不同。我知道我应该去看看那是否真实。青蛙在遗传上是不同的;所以,我想,让我们看看这个单一特征是否与它们整体身体构造、大小和形状的重大差异相对应——青蛙在物理空间中出现的方式。”
事实上,新物种的五个白色趾垫让赫尔想起了五星座仙后座,因此他将新物种命名为Limnonectescassiopeia。
随着时间的推移,赫尔发现了另一个主要区别——新的Limnonectescassiopeia物种在从幼年到成年的发育过程中,比Limnonectesmacrocephalus更早地形成了其特有的大头。
“显然,大头蛙的体型有重叠,因为它们一开始都非常小,你根本分辨不出来,”他说。
“你可能以为这些都是幼年大头龙虾——过去25年来,每个抓到过大头龙虾的人都是这么想的。但我做了一些测量,发现一旦雄性大头龙虾开始达到性成熟,它们的头就会变大、变宽,并长出巨大的尖牙。有时,当我们考虑它们用尖牙进行战斗时,我们会看到一些大头雄性大头龙虾头上有伤疤,大概是战斗时受伤的。我的分析表明,大头开始出现在这个新的基因簇上,整体体型较小。”
现在这个新物种已经得到确认,赫尔希望更多地了解它在野外的行为以及它与Limnonectesmacrocephalus的区别。
“既然我们知道它们与众不同,我们就可以出去观察它们,研究它们的自然历史和细节。也许它们在野外会做一些完全不同的事情,你知道吗?”他说。“这对我来说很令人兴奋。”
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