这是荷兰瓦赫宁根大学研究中心的朱利安·兰戈斯基的客座博客
粘液腺及其分泌物是两栖动物皮肤的特征性特征(图1)。在以往的作品中,粘液腺多被描述为形态和功能相对统一。此外,据说黏液还具有一般功能,如使皮肤呼吸和润滑。
粘湿脚
然而,在树蛙黏糊糊的脚趾上,这种粘液被认为扮演着另一个角色。在这里,它可能作为“粘合剂”,有助于这些动物非凡的依恋(见我们的审查和以前的博客条目“柯密特黏黏的小手指”)。为了进一步了解黏液在树蛙附着中的功能作用,我们采用比较的方法研究了青蛙脚趾中几乎未知的功能性腺体形态和黏液化学。结果是研究最近发表于前沿动物学.
以前未被发现的两栖动物粘液腺簇?
首先,我们对一个脚趾进行了微型ct扫描(类似于你可能在医院知道的程序)雨蛙灰质在Paul-Scherer-Institute,瑞士。这使得我们能够创建该脚趾内所有粘液腺的3d模型(图2)。乍一看,面向垫接触表面的腹侧粘液腺在形态上与背侧粘液腺明显不同。背腺具有两栖动物黏液腺的所有特征(即大量存在于皮肤内的球形小腺)。与此相反,腹侧黏液腺体更大、聚集,并转移到内垫体积。这种形态上的差异是否意味着腹侧腺体在树蛙的附着过程中发挥了功能性作用?
我们在两栖动物身上发现了第一个已知的粘液腺簇,并发现树蛙脚趾上的粘液腺具有明显的形态学适应性,这让我们感到兴奋。然而,我们在广泛的文献筛选中发现(a)腹侧腺体的异常形态在19年已经被德国解剖学家描述过th(尽管这一知识在1920年左右就消失了),并且(b)在后来的文学作品中,至少有10个蛙科的腺体聚集被描述过,但没有被认识到。这表明趾腺群可能是无尾蛙(即现代青蛙)的一个共同特征。重要的是,我们在非树栖蛙物种中也发现了腺簇,这些蛙类不经常爬树和粘着。这一观察结果与脚趾腺体特别适应于附着的假设不一致。
一种黏液就能把它们全覆盖……
与来自阿克伦大学(部门高分子科学和生物学),我们亦分析了树蛙脚趾上黏液的化学成分。通过应用分子特异性染色到脚趾垫的横切面(即组织化学),我们发现在脚趾黏液中存在黏液物质,如碳水化合物和碳水化合物-蛋白质复合物。然而,10种染色法中没有一种显示出背部和腹部黏液的化学特征差异雨蛙灰质.
用光谱法对脚趾黏液进行了更详细的化学分析,证实了我们的组织化学发现。我们也没有发现从蛙垫和身体其他部位收集的粘液的化学成分存在差异(图4),也没有发现从两种树栖蛙和两种陆生蛙的粘液谱图中收集到的明显变化。
总的来说,我们的研究表明,蛙类黏液的化学成分在不同的身体部位和不同的生活方式的物种中是相似的,这表明在无尾猿的进化过程中,黏液在很大程度上是保守的。
坚持还是不坚持……
关于树蛙依恋的基本原理,我们能从这些发现中学到什么?从进化的角度来看,不同生活方式的物种之间粘液腺形态和粘液化学的相似性与树蛙脚趾粘液腺系统对依恋的适应性不一致。相反,腺群可能代表了一种更普遍的对陆地生活的适应:与背侧腺相比,腹侧腺的体积增大,可以让青蛙通过脚趾腹侧表面与环境的物理接触来弥补粘液的损失。
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