X-Frogs

Marvel Comics brachte 1963 die X-Men auf den Markt; menschliche genetische Anomalien oder „Mutanten“ in Spandex-Kleidung mit Superkräften, die durch ihre Namen angedeutet werden, z. B. Iceman, Beast, Storm und vor allem die schurkische Kröte. Als begeisterte Hommage bringt das EDGE of Existence-Programm nun X-Frogs, denn wir haben festgestellt, dass es nur wenige Dinge gibt, die die X-Men anstellen, die nicht von einer Schar verschiedener und bemerkenswerter EDGE-Amphibien nachgeahmt werden können.

In unserem mehrteiligen Blog über X-Frogs werden wir daher einige der seltsamsten Verhaltensweisen der Amphibien vorstellen und dabei versuchen, Parallelen zu den Comic-Helden der X-Men zu finden.

Du denkst, es geht nicht….?

Teil 1 – WOLVERINE…

X-Man Wolverine besitzt tierische Sinne, verbesserte körperliche Fähigkeiten und eine Heilungsfähigkeit, die es ihm erlaubt, sich von praktisch jeder Wunde zu erholen. Diese Heilungsfähigkeit ermöglichte es dem „Supersoldatenprogramm Waffe X“, die nahezu unzerstörbare Metalllegierung „Adamantium“ mit seinem Skelettsystem zu verbinden. Das Ergebnis sind einziehbare Metallklingen, die während des Kampfes aus seinen Fäusten schießen… die ultimative Geheimwaffe.

Nun ist bekannt, dass Amphibien eine eigene Geheimwaffe besitzen, die mit Wolverines versteckten Extras konkurrieren kann. Wie David C. Blackburn, James Hanken und Farish A. Jenkins Jr. vom Department of Organismic and Evolutionary Biology und dem Museum of Comparative Zoology an der Harvard University in dem Artikel „Concealed weapons: erectile claws in African frogs“ in der Fachzeitschrift Biology Letters berichten, ist es nun offiziell – einige Frösche können Wolverine-Style in den Hintern treten!

Krallen des Haarfrosches (Trichobatrachus robustus)

Wirbeltierkrallen erfüllen eine Vielzahl wichtiger Zwecke und bestehen typischerweise aus einer Keratinscheide (d.h. demselben Material, aus dem auch die Haare und Fingernägel von Säugetieren bestehen), die den knöchernen Endabschnitt eines Fingers bedeckt. Krallen werden zur Fortbewegung, zum Beutefang, zur Nahrungsaufnahme, zur Verteidigung und für eine Reihe anderer Verhaltensweisen eingesetzt. Keratinöse Klauen sind bei lebenden Amphibien selten, und wenn sie vorhanden sind, unterscheiden sie sich ausreichend von Säugetierklauen, um als unabhängig durch konvergente Evolution entstanden zu gelten – d.h. die Struktur der Klaue ist mehr als einmal in verschiedenen Teilen des evolutionären Lebensbaums entstanden.

Die Klauen des Tyrannosaurus rex gehören zu den größten, die je beschrieben wurden

Blackburn, Hanken und Jenkins Jr. haben bei ihrer jüngsten Untersuchung einiger afrikanischer Frösche eine weitere Art von Klaue entdeckt, die in ihrer Form einzigartig unter den lebenden Wirbeltieren ist und keine Keratinschicht besitzt. Bestimmte afrikanische Frösche (Familie: Arthroleptidae) wehren sich und treten heftig, wenn sie angefasst werden, wobei sie ihre erigierten, knöchernen Krallen einsetzen, um ihrem Gegner Schnitte in die Haut zuzufügen.

Diese Krallen wurden erstmals vor 100 Jahren von Forschern beobachtet und ursprünglich für ein Artefakt des Konservierungsprozesses gehalten. Neuere Forschungen an der Harvard University stellen die erste detaillierte anatomische Studie und Interpretation dieser spezialisierten Strukturen dar. David Blackburn war besonders daran interessiert, das Rätsel dieser Krallen zu lösen, nachdem er während seiner Forschungsreisen in Kamerun häufig von diesen Fröschen zerfleischt wurde. Er kommentierte: „Die Frösche fangen an zu treten und schleifen diese Krallen gegen deine Haut. Ich habe oft blutige Kratzer von ihnen bekommen.“

David C. Blackburn

X-Frösche sind EDGE-Frösche…

In zwei untersuchten Gattungen, Astylosternus (die „Nachtfrösche“ – 11 Arten) und Trichobatrachus (die „haarigen Frösche“ – mit nur einer Art), ist der Endteil der zweiten bis fünften Zehe deutlich krallenförmig mit einer deutlich nach unten gerichteten, spitzen Spitze. Die Gattungen gehören beide zur Gruppe der „Quietschfrösche“ einer Froschfamilie namens Arthroleptidae, die einen Teil des Lebensbaums der Amphibien darstellt, der reich an EDGE-Amphibien und evolutionär unterschiedlichen Arten im Allgemeinen ist.

Der höchstplatzierte EDGE-Nachtfrosch ist der Nganha-Nachtfrosch, Rang 73, und es gibt sieben weitere EDGE-Nachtfrösche (bis zum niedrigsten Rang von 578).

Arthroleptidae-Frosch: Astylosternus rheophilus

Der Haarfrosch (Trichobatrachus robustus) ist derzeit nicht vom Aussterben bedroht, gehört aber zu den ersten 3,5 % der evolutionär am stärksten ausgeprägten Amphibienarten. Der Haarfrosch ist übrigens noch aus einem anderen Grund äußerst eigenartig: Während der Fortpflanzungszeit wachsen den Männchen haarähnliche Hautvorsprünge an den Seiten ihres Körpers, die ihnen ein zotteliges Aussehen verleihen. Man nimmt an, dass dies die Sauerstoffaufnahme aus dem Wasser während dieser besonders energieaufwändigen Zeit verbessert. Die Männchen bewachen die von ihnen befruchteten Eier über lange Zeiträume hinweg, und diese „Haare“ helfen wahrscheinlich bei der Atmung durch die Haut, da sie ihre Lungen im Wasser nicht benutzen können.

Laubfrosch im Natural History Museum, London

Aber ich schweife ab…

Struktur der Kralle…

Die speziellen Vielfraß-Froschkrallen befinden sich innen an den Zehen der Hintergliedmaßen und werden funktionsfähig, indem sie die Haut durchschneiden. Im Ruhezustand befindet sich jede Kralle unter der Haut und ist über kollagenreiches Bindegewebe an einem Knochenknötchen befestigt. Wenn sie sich aufrichten, lösen sich die Krallen von ihren Knötchen und durchbohren die Haut der Zehenspitzen des Frosches. Jedes Knötchen bleibt an seinem Platz, da es durch eine Hülle am Endglied jedes Fingers (auch „Endglied“ genannt) aufgehängt und durch kollagene Verbindungen mit der Haut gehalten wird. Wenn sie durch die Haut gedrückt werden, ähneln diese Krallen oberflächlich der Form der Krallen anderer Tetrapoden (viergliedrige Wirbeltiere), aber dies sind die einzigen bekannten Wirbeltierkrallen, die sich durch die Haut bohren, um funktionsfähig zu werden.

Anatomie der Krallen von Astylosternus und Trichobatrachus

Außerdem scheint es, dass „Vielfraßfrösche“ männlich oder weiblich, jung oder alt sein können – es wurden keine Beweise für einen Geschlechtsdimorphismus in Bezug auf das Vorhandensein, die Anzahl oder die Morphologie der Krallen gefunden, und diese Strukturen werden von jungen und erwachsenen männlichen und weiblichen Astylosternus in ähnlicher Weise eingesetzt (D.C. Blackburn 2006, persönliche Beobachtung).

Wofür sind die Krallen da?…

G. Kingsley Noble war der erste, der diesen Krallen 1931 in seinem Buch „The biology of the Amphibia“ eine funktionelle Bedeutung zuschrieb, indem er spekulierte, dass sie einen „sichereren Halt vor dem Sprung“ bieten könnten (S. 517). Gerald Durrell berichtete später in „The Bafut beagles“ (1954) beim Umgang mit einem lebenden haarigen Frosch, dass diese Krallen zur Verteidigung eingesetzt werden, da sie „der Person, die sie hält, tiefe blutende Wunden zufügen können“. Diese Behauptung wird von Kamerunern bestätigt, die mit langen, schweren Speeren (siehe Bild unten) oder Macheten auf die Jagd nach Haarfröschen gehen, um sie zu töten, ohne sie anzufassen und zu verletzen. Ironischerweise haben die Kameruner ihre eigenen, Wolverine-ähnlichen Waffen entwickelt, um den haarigen Frosch zu unterwerfen – die drei Klingen ihrer speziell angefertigten Speere ahmen die dreikantige Faust des X-Man nach!

Kamerunischer Jäger mit einem feuergerösteten subadulten männlichen Trichobatrachus (links) und einem Speer (rechts), der speziell für die Jagd auf diese Froschart verwendet wird (in der Nähe von Ntale, Südwestprovinz, Republik Kamerun; September 2004). Der abgebildete Frosch wurde während einer nächtlichen Jagd gefangen und von diesem einheimischen Jäger durch eine Machetenwunde am Kopf getötet.

Verletzt die Krallenprojektion diese Wolverine-Frösche?…

Zitat aus dem Film X-Men (2000) – Rogue und Wolverine führen ein Gespräch über seine einziehbaren Klingen…

Rogue: Wenn sie herauskommen… tut das weh?
Wolverine: Jedes Mal.

Wie Wolverine spüren auch die X-Frogs wahrscheinlich ein gewisses Unbehagen, wenn sie ihre Geheimwaffen entfesseln. Das Hervortreten der Klaue verursacht eine traumatische Wunde, da die Haut zerrissen wird. Da der Knochenknoten durch kollagenes Gewebe fest verankert ist, bleibt er in der fleischigen Fingerspitze eingebettet, wenn die Kralle freigelegt wird. Die Krallen lebender Exemplare dieser Frösche scheinen sich in die Haut der Fingerspitze hinein- und herauszubewegen, obwohl unklar ist, ob das Zurückziehen aktiv, passiv oder eine Kombination aus beidem ist. David Blackburn hat nur tote Exemplare untersucht und ist sich daher nicht ganz sicher, was passiert, wenn sich die Kralle zurückzieht – oder sogar wie sie sich zurückzieht. Da sie keinen Muskel zu haben scheint, der sie zurückzieht, vermutet das Forschungsteam, dass sie passiv in die Zehenballen zurückgleitet, wenn sich ihr Befestigungsmuskel entspannt.

Mehr Kralle?….

Die ruhende Kralle wird durch eine Befestigung am Knötchen gestützt, das durch eine Suspensoriumshülle und kollagene Stränge in der Hautschicht verankert ist. Diese Verbindungen können das Aufrichten der Kralle bei normalen, nicht defensiven Verhaltensweisen verhindern. Ein digitaler Beugemuskel setzt über eine robuste Sehne an einem Ansatzpunkt an der Unterseite der Klaue an. Blackburn, Hanken und Jenkins Jr. schlagen vor, dass die Aktivierung dieses Muskels die Kralle beugt, die sich dann von dem Knötchen löst und die Haut der Zehenspitzen durchstößt, wodurch die widerhakenartige Spitze freigelegt wird, die durch eine Verdickung der Rinde verstärkt ist.

Nahaufnahme der freiliegenden Kralle, die durch die Haut der Zehenspitze ragt

Nach dem Aufrichten kann die Kralle passiv in ihre Ruhestellung zurückkehren. Da bei vielen Amphibien eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit dokumentiert ist (z. B. können bei den meisten Molchen und Salamandern ganze Gliedmaßen nachwachsen), würde die anschließende Heilung der gebrochenen Haut und des darunter liegenden Bindegewebes, das die Kralle umgibt, durchaus im Rahmen der üblichen Fähigkeiten einer durchschnittlichen Amphibie liegen, doch muss dies erst noch dokumentiert werden. Auch die mögliche Regeneration der Verbindung zwischen der Klaue und dem Knochenknötchen und damit die Rückkehr in den Ruhezustand dieser funktionellen Beziehung muss noch untersucht werden. David Blackburn bemerkte dazu: „Da es sich um Amphibien handelt, wäre es nicht verwunderlich, wenn einige Teile der Wunde heilen und das Gewebe regeneriert wird“. Diese Frösche könnten also durchaus ihre Krallen einziehen, schnell heilen und leben, um an einem anderen Tag zu kämpfen, genau wie….Wolverine!

Wie bereits erwähnt, wurde von keiner anderen Wirbeltierkralle berichtet, die keine keratinöse Hülle hat, ausschließlich aus nacktem Knochen besteht und sich von einer anderen Skelettstruktur lösen muss, um sich ihren Weg durch die Haut zu bahnen. Die „Vielfraßfrösche“ sind jedoch nicht die einzigen, die anatomische Waffen herstellen, um in allen Arten von Amphibienkämpfen die Oberhand zu behalten … Die Männchen vieler entfernt verwandter Froscharten haben knöcherne Stacheln in ihren Händen und/oder Füßen, die durch die Haut ragen können, um sie im Kampf zwischen Männern zu verwenden.

X-Salamander…

Chinhai-Stachelmolch (Echinotriton chinhaiensis) – mit Warnfärbung auf der Unterseite der Hände

Um nicht übertroffen zu werden, sind die Salamander in ihrem Bemühen, die bizarrste Geheimwaffe der Welt zu entwickeln, noch einen Schritt weiter gegangen. Die „Stachelmolche“ der Gattung Echinotriton (wie der Chinhai-Stachelmolch – EDGE-Rang 68) heißen so wegen ihres bemerkenswerten Abwehrmechanismus gegen Fressfeinde. Sie haben scharfe, verlängerte Rippen, deren Spitzen durch die Haut ragen, wenn diese Tiere gegriffen werden. Die Rippenspitzen der Stachelmolche durchdringen vergrößerte Drüsen an den Seiten des Körpers, und schmerzhafte Hautsekrete werden in die Mäuler potenzieller Fressfeinde gespritzt. Sie zeigen auch eine starre Anti-Raubtier-Haltung, bei der der Körper abgeflacht und zusammengerollt ist und die Hände und der Schwanz erhoben sind, wodurch rote „Warn“-Markierungen sichtbar werden.

Chinhai-Stachelmolch (Echinotriton chinhaiensis) – von oben gesehen

Die Amphibien haben also zufriedenstellende Gegenstücke zu Wolverines Klingen des Schreckens entwickelt. Wenn es eine solche Schule gäbe, wären wir uns ziemlich sicher, dass sie in Professor Xaviers Schule für begabte Jugendliche aufgenommen würden, aber für den Moment bleiben sie geehrte Mitglieder der EDGE-Amphibien.

Wolverine-Frösche….was auch immer als nächstes?

Teil 2 – Iceman_….kommt bald!

Informationen mit Genehmigung des Hauptautors:

Blackburn, D.C., Hanken, J. and Jenkins Jr., F.A. 2008. Versteckte Waffen: erektile Krallen bei afrikanischen Fröschen. Biology Letters.

Siehe auch:
Make Way for Superfrog. Lauren Cahoon – ScienceNOW Daily News,
28. Mai 2008
‚Horrorfrosch‘ bricht eigene Knochen, um Krallen zu produzieren. Catherine Brahic – NewScientist.com Nachrichtendienst, 28. Mai 2008
Frösche packen verborgene Krallen. Charles Q. Choi – LiveScience, 27. Mai 2008.