Abstract The evolution and development of vertebrate lungs have been widely studied due to their significance in terrestrial adaptation. Amphibians possess the most primitive lungs among tetrapods, underscoring their evolutionary importance in bridging the transition from aquatic to terrestrial life. However, the intricate process of cell differentiation during amphibian lung development remains poorly understood. Using single-cell RNA sequencing, we identify 13 cell types in the developing lungs of a land-dwelling frog ( Microhyla fissipes ). We elucidate the differentiation trajectories and mechanisms of mesenchymal cells, identifying five cell fates and their respective driver genes. Using temporal dynamics analyses, we reveal the gene expression switches of epithelial cells, which facilitate air breathing during metamorphosis. Furthermore, by integrating the published data from another amphibian and two terrestrial mammals, we illuminate both conserved and divergent cellular repertoires during the evolution of tetrapod lungs. These findings uncover the frog lung cell differentiation trajectories and functionalization for breathing in air and provide valuable insights into the cell-type evolution of vertebrate lungs.

Abstract The evolution and development of vertebrate lungs have received extensive concerns for the significance in terrestrial adaptation. Amphibians possess the most primitive lungs among tetrapods, underscoring the evolutionary importance of lungs in bridging the transition from aquatic to terrestrial life. However, the intricate process of cell differentiation during amphibian lung development is still lacking. Using single cell RNA-seq, we identified 21 cell types in the developing lung of a land-dwelling frog ( Microhyla fissipes ). We elucidated that single type of alveolar epithelial cells (AECs) existed in amphibian and the diversity of AECs may correspond to the capacity for terrestrial adaptation in tetrapods. Based on pseudotime trajectories analysis, we revealed previously unrecognized developmental-specific transition cell states of epithelial and endothelial cells supporting the rapid morphogenesis of lung during metamorphic climax. We illustrated the cellular and molecular processes during lung functionalization. These findings uncover the cell differentiation trajectories and functionalization for air breathing of frog lungs and highlight the evolutionary peculiarity of the primitive lungs. Graphical abstract

This paper aims to explore the project-based management model for surveying and mapping engineering experimental teaching in colleges. By analyzing the application of project-based management in teaching, a project-based management framework suitable for college surveying and mapping engineering experiments is proposed. Through field research, case analysis, and a review of professional literature, the paper delves into the advantages of project-based management in improving experimental teaching outcomes and cultivating students' practical abilities. Finally, the proposed project-based management model is evaluated, and directions for future research are suggested.