
陆生四足动物——包括哺乳动物、爬行动物和两栖动物——的登陆,无疑是动物进化中最具启发性的事件之一。登陆发生在约 3.65 亿年前,是多种创新适应的驱动结果,使有脊椎动物得以离开水生环境。

肺是其中最关键的适应之一,它们使最早的陆地动物能够从周围空气中提取氧气。这项能力如此重要,以至于四足动物很少完全失去它们的肺。迄今为止,我们所知的仅有的完全失去肺的类群是两个蝾螈科和一个蚓螈科(一种穴居蠕虫状两栖动物)的独立物种。
现在,新加坡国立大学的David Bickford及其同事通过发现一个蛙类物种——婆罗洲扁头蛙(Barbourula kalimantanensis)——也完全没有肺,从而扩大了这一名单。
这种小型物种,也称为加里曼丹丛林蟾蜍,是所有蛙类中最原始的物种之一。它几乎完全水生,生活在婆罗洲岛的湍急溪流中。Bickford 在 2007 年一次近期的岛屿探险中发现了九个标本,而在那之前,近 30 年的搜寻中只发现了两个标本。通过在野外进行的解剖,Bickford 证实了这种青蛙没有肺。
取而代之的是,它通过皮肤呼吸,这是它与许多其他两栖动物共有的能力。并非巧合的是,在所有四足动物中,只有两栖动物在失去肺方面有记录,因为该类群介于水生和陆生生活之间。它们的皮肤是可渗透的,许多物种利用皮肤通过被动扩散来补充它们吸入的氧气。尽管如此,两栖动物在其进化过程中仅有四次完全失去了肺。
无肺进化

Bickford 认为,许多因素促成了扁头蛙缺乏肺。它生活在寒冷、湍急的水域中,这些水域提供了丰富的氧气供应,并且很可能降低了青蛙的新陈代谢率。因此,对青蛙而言,氧气供应充足且需求较低。使扁头蛙得名的扁平身体和头部,也使其皮肤具有较大的表面积,以便从周围水中吸收氧气。
这些观点与无肺蝾螈的“溪流起源理论”相符,该理论认为,拥有浮力肺的动物可能会被快速移动的水流冲走。没有肺,蝾螈和扁头蛙都可以沉入河底。在那里,青蛙的扁平身体有助于它躲藏在岩石下,事实上,之前的两个标本都是通过翻开河床的岩石找到的。青蛙的扁平身体甚至可能进化到适应这种生活方式。
Bickford 将这种青蛙描述为“进化之谜”,并指出人们对它的生活或行为知之甚少。他还担心我们研究它的机会可能不多,因为这种生物已经濒临灭绝。它们的溪流被汞污染,并因非法金矿开采作业的径流而浑浊,周围的森林也受到合法和非法伐木的威胁。如果婆罗洲扁头蛙要逃脱世界各地许多其他两栖动物的命运,就需要强有力的保护措施。
图片来自 Current Biology
参考:本文将发表在 Current Biology,届时将提供引文。













