Evolução do esqueleto em anuros (Amphibia) : uma breve história evolutiva adaptativa

Abstract

Resumo: Os anuros são um grupo diverso de animais vertebrados, com 7533 espécies descritas e ampla distribuição em todo o mundo, exceto pelos polos. Eles se distinguem de outros anfíbios por perderem a cauda na fase adulta e apresentarem uma morfologia variada, incluindo fusões ósseas nos membros locomotores e vertebras caudais. O gênero Brachycephalus é um exemplo de anuros miniaturizados, com 39 espécies encontradas nas matas de altitude da floresta atlântica do Brasil, apresentando encurtamento dos membros, redução de dígitos e estruturas mineralizadas em sua derme. A grande diversidade morfológica desses animais reflete os ambientes aos quais eles se adaptaram ao longo do tempo, incluindo água, solo e árvores. É descrito na literatura que mudanças morfológicas presentes nos diferentes gêneros de anuros são fortemente relacionados a pressões evolutivas do meio. Nesse sentido, para avaliar os aspectos evolutivos dos membros locomotores e a evolução dos dígitos dos anuros, assim como investigar como se aprofundou a mineralização na derme de Brachycephalus, foram utilizados de métodos filogenéticos comparativos, assim como do uso de imagens geradas através de micro-tomografia computadorizada. Em nossos resultados vimos a influência da ecologia na forma dos anuros, enfatizando a importância do meio em que vivem na mudança da forma dos membros locomotores dos animais. Além do mais, a evolução dos dedos ocorre de forma modular, com alta taxa de modificação nas falanges distais. Por fim nossos resultados demostram que a adaptação em anuros pode ser observada através de condições específicas em algumas espécies, como a deposição de estruturas mineralizadas em sua derme, que pode ser influenciada pelas condições climáticas, como é o caso dos animais do gênero Brachycephalus. O nosso trabalho destaca o uso de modelos 3D por meio de imagens de micro-tomografia computadorizada, que permite a ampla exploração do esqueleto dos animais sem danificá-los, tornando assim possível uma maior liberdade ao se trabalhar com animais de museu e coleções científicas.

Abstract: Anurans are a diverse group of vertebrate animals, with 7533 described species and a wide distribution worldwide, except for the poles. They are distinguished from other amphibians by losing their tail in the adult stage and presenting varied morphology, including bony fusions in the locomotor limbs and caudal vertebrae. The genus Brachycephalus is an example of miniaturized anurans, with 39 species found in the high-altitude forests of the Brazilian Atlantic Forest, presenting limb shortening, digit reduction, and mineralized structures in their dermis. The great morphological diversity of these animals reflects the environments to which they have adapted over time, including water, soil, and trees. It is described in the literature that morphological changes present in different genera of anurans are strongly related to evolutionary pressures from the environment. In this sense, comparative phylogenetic methods and the use of images generated through computerized micro tomography were used to evaluate the evolutionary aspects of locomotor limbs and digit evolution in anurans, as well as to investigate how mineralization in the dermis of Brachycephalus has deepened. Our results showed the influence of ecology on the shape of anurans, emphasizing the importance of the environment in which they live in changing the shape of their locomotor limbs. Moreover, digit evolution occurs in a modular way, with a high rate of modification in the distal phalanges. Finally, our results demonstrate that adaptation in anurans can be observed through specific conditions in some species, such as the deposition of mineralized structures in their dermis, which can be influenced by climatic conditions, as is the case with animals of the genus Brachycephalus. Our work highlights the use of 3D models through images of computerized micro-tomography, which allows for the extensive exploration of the animals' skeletons without damaging them, thus making it possible to work more freely with museum animals and scientific collections.