在東亞叢林中的少數蛙類物種將跳躍發揮到了極致。這些大膽的 amphibian 被稱為降落傘蛙,它們從樹頂跳躍,並翱翔於雨林樹冠以躲避捕食者。有些蛙類一次滑翔可以覆蓋超過 50 英尺的距離。
儘管它們缺乏鳥類和蝙蝠的真正翅膀,但這些蛙類利用腳趾之間的大片蹼作為翼狀表面來減緩下降速度。它們還有超大的腳,以及沿著四肢的鬆弛皮膚瓣和粘性趾墊,以幫助它們安全著陸。
德克薩斯大學奧斯汀分校的進化生物學家大衛·希利斯和他在中國成都生物研究所的同事從中國南方的雨林中收集了幾個黑蹼樹蛙(一種石灰綠色的降落傘蛙,帶有黑色和黃色蹼)的標本,以剖析這些令人印象深刻的適應性背後的遺傳學原理。
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研究人員彙編了樹蛙的基因組,並將其與一種無法滑翔的近親蛙類進行了比較。在一項發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA)上的研究中,他們確定了 455 個修飾基因。“我們鑑定的許多基因都與蹼、足和肢體發育的各個方面有關,”希利斯說。“所有這些都與飛蛙為滑翔行為而進行的強烈形態適應相一致。” 研究人員發現,一些基因產生了更長的肢體和更粘的趾墊,用於攀爬。他們還透過追蹤每個物種蝌蚪的足部發育,確定了可能導致額外蹼的基因網路。
為了觀察這些實際行動中的差異,研究人員進行了一項受控飛行測試。他們將來自每個物種的蛙類放在棲木上,並記錄任何跳躍和隨後的滑翔——在下方放置柔軟的海綿,以防蛙類在空中表現不佳。這對於非滑翔蛙類來說被證明很重要,它們墜入了海綿中。但降落傘蛙張開它們帶有厚厚蹼的腳趾,水平滑翔,然後著陸。
加州大學伯克利分校的生物力學家咪咪·科爾(Mimi Koehl)表示,她曾研究過飛蛙的生物動力學,但並未參與這項工作。她認為,額外的蹼既減緩了它們的墜落速度,又幫助它們在雨林樹冠中轉向。這些蛙類在向森林地面上的水坑下降時,使用超大的後腳像舵一樣躲避樹木,聚集在那裡交配和產卵。“如果它們無法在這個複雜的環境中機動,它們就會錯過狂歡,”科爾說。
研究人員表示,瞭解這些蛙類的適應性可能有助於闡明其他動物(如飛鼠和飛蜥蜴)是如何飛向天空的。科爾和她的同事甚至使用飛蛙來幫助模擬恐龍飛行。她說,會飛的恐龍“有羽毛的尾巴和後腿上的羽毛”。“它們的機動性身體設計與飛蛙相同。”
