2022年06月01日 09:00
【科學快訊】
撰文 | 傑克·塔米西亞（Jack Tamisiea）
翻譯 | 仇豔菲
在東亞叢林中，有一些青蛙物種具有極強的滑翔能力。這些勇猛的兩棲動物被稱作「飛蛙」（parachute frog），它們能夠從樹梢一躍飛出，然後在雨林冠層中滑翔以躲避捕食者。有一些「飛蛙」甚至能一次滑翔15米以上。
雖然這種青蛙沒有鳥類或蝙蝠那樣的翅膀，但是它們趾間連接著很寬的蹼（wedding，趾間的膜）。這層膜就像翅膀一樣，能夠減緩下落的速度，有助於蛙類在空中滑翔。它們還有超大的足，四肢松弛的皮膚，以及帶有黏性的趾墊，這些都能幫助它們安全「著陸」。
美國得克薩斯大學奧斯汀分校的演化生物學家戴維·希利斯（David Hillis）和來自中國科學院成都生物研究所的同事從中國南方熱帶雨林中采集了幾份黑蹼樹蛙（blackwebbed tree frog）的標本，然後分析了它們令人印象深刻的適應特征（滑翔能力）背後的遺傳機制。黑蹼樹蛙是一種「飛蛙」，整體為橙綠色（lime-green），並且有黑色和黃色的蹼。
研究人員提取了「飛蛙」和一種不能滑翔的青蛙（也是「飛蛙」的近親）的基因，並做了對比研究，結果找到了455個修飾基因（modified gene）。「這些基因與‘飛蛙’極強的形態適應性相一致，而且其中的許多基因都與蹼、足和四肢的發育相關。」希利斯說。他們還發現，有一些基因有助於長出更長的四肢和更黏的趾墊，以便用於攀爬。此外，他們通過追蹤每種青蛙蝌蚪時期的蹼足發育，確定了能夠控制滿蹼形成的可能的基因網絡。相關研究發表於《美國科學院院刊》（PNAS）。
為了觀察前面提到的兩種青蛙的行為差異，研究人員進行了一項可控的飛行測試。他們先將青蛙放在高台，然後記錄它們的運動軌跡。重要的是，他們還在高台下方鋪上了柔軟的海綿，從而避免表現不佳的「飛蛙」和不能滑翔的青蛙受到傷害。值得一提的是，不能滑翔的青蛙會垂直落到海綿上，而「飛蛙」卻能在空中盡可能水平地滑翔，它們在降落過程中會張開滿蹼的腳趾。
米米·凱爾（Mimi Koehl，未參與這項研究）是美國加利福尼亞大學伯克利分校的生物力學家，主要研究「飛蛙」的生物動力學。凱爾表示，「飛蛙」趾間非常寬的蹼既能減緩它們下落的速度，又能幫助它們在雨林冠層中滑翔。此外，在它們降落時，超大的後足就像舵一樣，幫助它們躲避途中的樹木，從而安全落地。然後這些聚集在一起的雌雄蛙就會在那裏進行交配。「如果它們不能穿過如此複雜的雨林環境，就會錯過這樣的‘狂歡’。」
研究人員表示，理解這些「飛蛙」的適應特性或許也有助於闡明其他動物是如何「飛」向天空的，例如「飛鼠」和「飛蜥」。凱爾和同事甚至還借用對「飛蛙」的認識，模擬了恐龍飛行。「會飛的恐龍擁有覆蓋著羽毛的尾巴，而且它們的後肢上也有羽毛，」凱爾說，「它們和‘飛蛙’一樣，都具有適應性的身體結構。」
