Esta misteriosa rana volvió a desarrollar una dentadura completa

La rana marsupial de Guenther, de extremidades largas y con cuernos impresionantes sobre los ojos, es un anfibio de aspecto extraño de los bosques nubosos de las laderas andinas. Al igual que otras ranas marsupiales, esta especie, conocida como la Gastrotheca guentheri, no produce renacuajos que nadan libremente sino que los cría bajo un colgajo de piel en su espalda.

Pero tiene un rasgo aún más desconcertante: posee una dentadura completa.

Espera. ¿Las ranas tienen dientes? De hecho, si: la mayoría de las ranas tienen una pequeña cantidad de ellos en la mandíbula superior. Pero prácticamente las 7.000 especies de ranas vivas carecen de dientes a lo largo de la mandíbula inferior, excepto la G. guentheri.

Desafortunadamente, esta especie no ha sido avistada desde 1996, e incluso antes, rara vez se encontraba o se estudiaba. Hay muy pocas muestras de estos animales en las colecciones de los museos; es posible que existan menos de 30 especímenes en todo el mundo. Como resultado, no existían imágenes reales de los propios dientes.

Esta falta de estudio ha dejado muchas cuestiones pendientes, entre ellas una muy sencilla: ¿Cómo se ve la mandíbula de esta rara rana?

Daniel Paluh, un herpetólogo que está cursando un doctorado en la Universidad de Florida, quería llenar este vacío de conocimiento. Junto con sus colegas del Museo de Historia Natural de Florida, utilizó un escáner de micro-TC para observar los cráneos de seis especímenes de la G. guentheri conservados durante décadas en alcohol.

Las imágenes y el análisis, publicados el 10 de noviembre en la revista Evolution, proporcionan la primera mirada en profundidad de las mandíbulas y de los dientes de la especie.

Dientes perdidos, dientes recuperados 

El estudio también ayuda a resolver otros interrogantes. Hace unos 230 millones de años, los antepasados de las ranas modernas perdieron los dientes a lo largo de la mandíbula inferior para siempre. Entonces, ¿por qué la rana marsupial de Guenther tiene dientes y cómo surgieron?

Para empezar, Paluh y sus colegas han demostrado que estos dientes son genuinos y están formados por tejido óseo llamado dentina y recubiertos de esmalte, refutando las sugerencias de que estas estructuras posiblemente eran "pseudo-dientes". Los investigadores también descubrieron que estos dientes, obtenidos del Museo de Historia Natural de la Universidad de Kansas, se parecen mucho a los de las mandíbulas superiores de otras ranas marsupiales, lo que hace que sea más probable que sean verdaderos.

Estos descubrimientos proporcionan evidencia tentadora que refuta una teoría evolutiva centenaria conocida como la Ley de Irreversibilidad de Dollo. Acuñada por el paleontólogo Louis Dollo, la teoría postula que una vez que un rasgo se pierde en un grupo de organismos, desaparece para siempre. Un organismo no puede volver a evolucionar algo que su antepasado perdió, como la forma en que los humanos no han vuelto a evolucionar las colas, se piensa.

Si bien la lógica de la teoría parece sólida, los biólogos evolucionistas han cuestionado la Ley de Dollo con ejemplos que van desde lagartijas que vuelven a desarrollar la puesta de huevos hasta insectos palo que pierden y luego recuperan sus alas.

Pero la re-evolución de los dientes en la G. guentheri puede ser el caso más improbable hasta ahora. En el año 2011, el biólogo evolutivo John Wiens reconstruyó las relaciones evolutivas entre 170 especies diferentes de ranas para crear una línea de tiempo entre cuando las ranas perdieron sus dientes inferiores hace 230 millones de años y cuando la G. guentheri los recuperó. Descubrió que los dientes no se recuperaron hasta hace unos 20 millones de años, un período de tiempo "sin precedentes" entre la pérdida de un rasgo y su re-evolución.

Wiens, que actualmente trabaja en la Universidad de Arizona y que no participó en el estudio reciente, cree que la G. guentheri tenía una ventaja cuando se trataba de la re-evolución de los dientes: todavía tenía una red funcional de genes para crear dientes a lo largo de su parte superior de la mandíbula.

“No es como si tuvieran que volver a evolucionar los dientes desde cero”, afirma Wiens. "Es solo una cuestión de ponerlos en un lugar en el que no han estado en 200 millones de años".

Ese proceso probablemente habría sido imposible en otros anfibios saltarines, como los sapos, que son completamente desdentados. John Abramyan, un biólogo de la Universidad de Michigan-Dearborn que tampoco participó en el estudio, investigó recientemente los genes que codifican el esmalte en los sapos, que perdieron por completo sus dientes hace unos 60 millones de años. Descubrió que los genes se habían degenerado esencialmente en pseudogenes durante millones de años.

"Estos genes son esencialmente desempleados" y no funcionales, afirma Abramyan. "[Pero] dado que la mayoría de las ranas todavía producen dientes en la mandíbula superior, teóricamente tienen todas las herramientas para hacer un diente funcional, por lo que es menos un salto evolutivo".

Un rompecabezas evolutivo

Sin embargo, esto no nos dice por qué o cómo esta especie recuperó sus dientes inferiores, aunque la dieta ciertamente juega un papel, dice Paluh. Como herramienta principal que utilizan los animales para morder y masticar su comida, los dientes a menudo se moldean con lo que hay en el menú. Paluh cree que la inclinación de la mayoría de las ranas por los insectos pequeños y el uso de lenguas pegajosas para atrapar presas, hizo que los dientes fueran menos importantes para algunas especies. Sin embargo, la G. guentheri posee un apetito saludable que incluye presas tan grandes como lagartijas y otras ranas. Cuando se busca una caza mayor, puede ser útil tener los dientes inferiores para asegurar a las presas que se retuercen.

Pero si los dientes volvieron a evolucionar para ayudar a la rana marsupial de Guenther a engullir presas más grandes, ¿por qué no han vuelto a evolucionar los dientes en otras ranas carnívoras? Algunas ranas, como las voluminosas ranas “Pacman” de América del Sur , lucen colmillos dentados a lo largo de la mandíbula inferior para asegurar la presa. Pero estos colmillos son pseudo-dientes, extensiones óseas de la mandíbula que carecen tanto de dentina como de esmalte.

Algunas respuestas pueden estar escondidas en los embriones de la rana de árbol, según Alexa Sadier, bióloga evolutiva de la Universidad de California, Los Ángeles. Si bien explora principalmente la evolución de los dientes de murciélago, recientemente revisó varios casos en los que los rasgos perdidos permanecieron en las primeras etapas del desarrollo de una criatura . Ella cree que comparar el desarrollo de la G. guentheri con los embriones de otras especies de ranas puede ayudar a comprender cómo y cuándo los genes activan o desactivan la formación de dientes.

Ella espera que si los investigadores escanean embriones, encontrarán más evidencia de dientes que desaparecen durante el desarrollo, así como el cableado genético que los acompaña.

Paluh también espera hacer algún trabajo genético sobre el desarrollo de la rana, pero los embriones frescos no son una opción: no se ha visto un espécimen vivo de la G. guentheri en la naturaleza desde 1996, ni siquiera en las húmedas colinas volcánicas de la Reserva Cotacachi Cayapas en Ecuador, donde una vez prosperaron. Si bien se sabe poco sobre ellas, su número ha disminuido a medida que la agricultura y la tala devastaron los bosques nubosos de Ecuador y Colombia. Algunos temen que la especie ya esté extinta.

Sin embargo, el repentino redescubrimiento de una supuesta rana extinta no tiene precedentes. En el año 2018, por ejemplo, los investigadores descubrieron a la rana marsupial cornuda (Gastrotheca cornuta) después de no haberla detectado durante 13 años en los mismos bosques nubosos ecuatorianos donde una vez se observó a la G. guentheri.

Paluh espera que la rana marsupial de Guenther también reaparezca, sobre todo porque las muestras vivas de este anfibio serán cruciales para aprender más sobre sus dientes y resolver este enigma evolutivo.