数百具腌制青蛙尸体能告诉我们它们巨大的眼睛

青蛙的眼睛很大。但尽管对普通观察者来说，这一点显而易见，但科学家需要实际数据来说明这个显而易见的事实——而这些数据以前并不存在。与哺乳动物、鸟类或鱼类相反，我们对是什么塑造了它们的进化知之甚少。

上周，情况发生了变化。伦敦自然历史博物馆的一组研究人员首次发现，青蛙的生活环境对其眼睛大小影响很大。此外，伦敦自然历史博物馆的生物学家小组还发现，相对于体型而言，青蛙的眼睛是所有脊椎动物中最大的。

“在更广泛的脊椎动物背景下观察青蛙是令人兴奋的，并且意识到，哇，它们的眼睛真的很大，这确实值得进一步研究它们用这些大眼睛做什么，”博物馆生物学家，新研究的主要作者凯蒂托马斯说。

这项研究发表在《皇家学会学报 B》上，填补了对两栖动物视觉系统的科学理解的空白，巴西圣保罗大学的阿根廷生物学家 Carola Yovanovich（未参与这项研究）说。“这种类型的研究非常必要，我很高兴它已经完成了，”她说。

约瓦诺维奇解释说，我们现在对眼睛解剖学的了解几乎全部来自 20 世纪中叶对青蛙的研究。青蛙是研究视觉的最佳物种：它们的眼睛有巨大的感光细胞，这使得它们更容易操作和测量。而且由于青蛙不能自我调节体温，它们摘除的视网膜可以在冷冻实验室中继续工作数小时，因为它模仿了两栖动物寒冷的身体。

“但所有这些知识都是基于美国和欧洲的几种青蛙物种得出的。你知道，它们是科学家走出实验室后在大学花园里发现的青蛙，”约瓦诺维奇解释道。“我们对这几种青蛙物种了解很多，但对种类繁多的青蛙物种却一无所知。”

事实上，青蛙有 7,100 个品种，是地球上最多样化的动物群体之一。它们分布在五大洲中的四个大洲（南极洲除外），可以生活在从最深最浑浊的水域到最高的树梢的各种生态系统中。

为了捕捉所有这些多样性，托马斯的团队测量了 220 个物种的眼睛大小。为此，她的团队从来自三大洲的博物馆收藏中取出数百只腌制青蛙，寻找答案。“我打开了 640 个装有死腌制青蛙的罐子，测量了它们的眼睛、角膜和身体，”她说。这些罐子来自伦敦自然历史博物馆、美国北卡罗来纳自然科学博物馆和印度孟买自然历史学会。她强调，如果没有这些保存完好的藏品，这种规模的研究就不可能进行。

她看到了各种各样的青蛙：有的有着“大而醒目、令人惊叹、美丽的眼睛”，也有“非常奇怪、身体巨大但眼睛非常小”的青蛙。为了确保在罐子里呆了这么多年没有影响眼睛的大小，研究小组还从 17 个科的 50 个不同物种中抽取了 67 只活青蛙样本，将它们与保存的青蛙进行比较。他们没有发现腌制的样本和它们活着的、会呼吸的亲属之间有任何区别。除了眼睛和身体大小，研究小组还记录了青蛙的居住地、它们是昼行性还是夜行性以及它们生殖行为的某些方面。

然后，他们应用算法在数据中寻找模式。结果令人惊讶：眼睛最小的青蛙主要生活在地下和水中。研究小组认为眼睛大小与这些环境中的光线可用性有关。“如果你在地下捕食，那么你可能不太依赖视觉，”托马斯说。此外，大眼睛从头部侧面伸出会增加受伤的风险，因为它们会被石头之类的东西刮伤。对于那些生活在水生生物来说，小眼睛可能与它们生活在浑浊的水中有关。即使它们有大眼睛，它们也看不到太多东西。从进化的角度来看，“长出这么大的眼睛可能不值得。”

这项研究留下的一个未解问题是，动物活动的时间如何影响它们的眼球大小（研究小组尝试过，但没能找到任何规律）。Yovanovich 认为，缺乏关于青蛙行为的详细信息可能会影响最终结果。“你可以很容易地发现犀牛或秃鹰，并说‘啊，看，它现在正在吃东西，它的行为就是这样。’但当你从青蛙旁边走过时，你甚至都没有意识到它的存在，”她解释道。由于体型较小，通常沉默寡言，它们很容易被忽视。这一点，以及一些物种的大量信息是在它们繁殖狂热的高峰期收集的（此时它们会不停地歌唱，因此更容易找到），可能会改变模型。

最终，这只是了解青蛙多样性的第一步，托马斯说。我们仍然不知道它们的栖息地的哪个具体方面促使大多数青蛙的眼睛变大。托马斯和她的同事仍然想知道哪些基因影响了这些差异，夜间彩色视觉是如何以及何时进化的（青蛙是唯一在夜间看到颜色的脊椎动物），以及它们在从蝌蚪发育过程中如何设法改变视觉系统。

“目前，我们只知道它们的眼睛很大，”托马斯说。“我们不知道具体原因，我们非常期待继续深入研究。”