X-Frogs

Marvel Comics introducerade X-Men 1963; genetiska anomalier eller ”mutanter” med superkrafter som antyds av deras namn, t.ex. Iceman, Beast, Storm och, framför allt, den skurkaktiga Toad. Som en entusiastisk hyllning ger EDGE of Existence-programmet er nu X-Frogs eftersom vi har märkt att det är få saker som X-Men gör som inte kan matchas av en skara olika och anmärkningsvärda EDGE-amfibier.

Därmed kommer vår blogg i flera delar om X-Frogs att ge er några av amfibiernas märkligaste beteenden genom ett försök att hitta paralleller med serietidningshjältarna X-Men.

Du tror att det inte går att göra….?

DEL ETT – WOLVERINE…

X-Man Wolverine besitter djuriska sinnen, förbättrade fysiska förmågor och en läkningsförmåga som gör det möjligt för honom att återhämta sig från praktiskt taget alla sår. Denna läkningsförmåga gjorde det möjligt för ”Supersoldatprogrammet Weapon X” att binda den nästan oförstörbara metallegeringen ”adamantium” till hans skelettsystem. Som ett resultat av detta skjuter utdragbara metallblad ut ur hans nävar under strid… det ultimata hemliga vapnet.

Nja, amfibier är nu kända för att ha ett eget hemligt vapen som kan konkurrera med Wolverines dolda extrafunktioner. Som David C. Blackburn, James Hanken och Farish A. Jenkins Jr. från institutionen för organismisk och evolutionär biologi och museet för jämförande zoologi vid Harvard University rapporterar i den vetenskapliga tidskriften Biology Letters i artikeln ”Concealed weapons: erectile claws in African frogs” är det nu officiellt – vissa grodor kan spöa skiten ur Wolverine-style!

Klar hos den håriga grodan (Trichobatrachus robustus)

Vertebraternas klor fyller en rad viktiga syften och består vanligtvis av en keratinskida (dvs. samma material som utgör däggdjurshår och fingernaglar) som överlagrar den beniga änddelen av ett finger. Klorna används på olika sätt för att förflytta sig, fånga byten, äta, försvara sig och en rad andra beteenden. Keratinklor är sällsynta hos levande amfibier och där de finns skiljer de sig tillräckligt mycket från däggdjurens klor för att betraktas som självständigt härstammande genom konvergent evolution – dvs. klonens struktur har uppstått mer än en gång i olika delar av livets evolutionära träd.

Tyrannosaurus rex klor är bland de största som registrerats

Blackburn, Hanken och Jenkins Jr:s nyligen genomförda studie av några afrikanska grodor har avslöjat en annan typ av klo som är unik till sin utformning bland levande ryggradsdjur och som saknar ett keratintäcke. Vissa afrikanska grodor (familj: Arthroleptidae) kämpar och sparkar våldsamt när de plockas upp och använder sina erektila, beniga klor för att tillfoga skärsår i sin antagonists hud.

För första gången observerades dessa klor för 100 år sedan av forskare, och de ansågs ursprungligen vara en artefakt från konserveringsprocessen. Nyligen genomförd forskning vid Harvard University utgör den första detaljerade anatomiska studien och tolkningen av dessa specialiserade strukturer. David Blackburn var särskilt angelägen om att lösa mysteriet med dessa klor efter att ofta ha blivit misshandlad av dessa grodor under sina forskningsresor till Kamerun. Han har kommenterat: ”Grodorna börjar sparka och drar klorna mot huden. Jag har fått blodiga repor från dem många gånger.”

David C. Blackburn

X-grodor är EDGE-grodor…

I två studerade släkten, Astylosternus (nattgrodorna – 11 medlemsarter) och Trichobatrachus (de ”håriga grodorna” – med endast en medlemsart), är den avslutande delen av den andra till femte tån tydligt klonformad med en markant nedåtriktad, spetsig spets. Släktena finns båda i gruppen ”skrikande grodor” i en grodfamilj som kallas Arthroleptidae, som representerar en del av amfibiernas livsträd som är rik på EDGE Amphibians och evolutionärt distinkta arter i allmänhet.

Den högst placerade EDGE-nattgrodan är Nganha-nattgrodan, på plats 73, och det finns sju andra EDGE-nattgrodor (upp till lägsta plats 578).

Arthroleptidae groda: Astylosternus rheophilus

Den håriga grodan (Trichobatrachus robustus) är för närvarande inte utrotningshotad, men ligger inom de 3,5 % av de mest evolutionärt distinkta amfibiearterna. Den håriga grodan är för övrigt ytterst märklig av en annan anledning – under parningssäsongen växer det ut hårliknande hudutskott längs kroppens sidor hos hanarna, vilket ger dem ett lurvigt utseende. Detta tros öka syreupptaget från vattnet under denna särskilt energikrävande period. Hanarna sitter länge och vaktar de ägg som de har befruktat, och dessa ”hårstrån” underlättar förmodligen andningen genom huden eftersom de inte kan använda sina lungor i vattnet.

Mjölkgroda på Natural History Museum i London

Men jag avviker…

Klans struktur…

De speciella klorna hos järvgrodan är placerade invändigt på fingrarna på bakbenen och blir funktionella genom att skära genom huden. I vilande tillstånd finns varje klo under huden och är fäst vid en benknöl via kollagenrik bindväv. När klorna upprättas bryter de sig loss från sina knölar och genomborrar huden på grodans tåspetsar. Varje knöl förblir fast på plats eftersom de är upphängda av ett hölje som är fäst vid den terminala delen av varje finger (även kallad ”terminal phalanx”) och som stöds av kollagena förbindelser till huden. När de tvingas igenom huden liknar dessa klor ytligt sett formen på klor hos andra tetrapoder (fyrbenta ryggradsdjur), men detta är de enda ryggradsdjurens klor som är kända för att tränga sig igenom huden för att bli funktionella.

Anatomi av klorna hos Astylosternus och Trichobatrachus

Det verkar dessutom som om ”Wolverine frogs” kan vara hane eller hona, ung eller gammal – inga bevis har hittats för könsdimorfism i fråga om förekomst, antal eller morfologi av klorna, och dessa strukturer används på samma sätt av juvenila och vuxna hanar och honor av Astylosternus (D.C. Blackburn 2006, personlig observation).

Vad är klorna till för?…

G. Kingsley Noble var den förste som tillskrev klorna en funktionell betydelse 1931 i sin bok ”The biology of the Amphibia”, och spekulerade i att de kan ge ett ”säkrare grepp innan man hoppar” (s. 517). Gerald Durrell rapporterade senare i ”The Bafut beagles” (1954) när han hanterade en levande hårig groda att dessa klor används för försvar eftersom de kan ge ”djupa blödande sår till den person som håller den”. Detta påstående bekräftas av kamerunier som jagar håriga grodor som föda med hjälp av långa tunga spjut (se bild nedan) eller machetes så att de kan döda grodorna utan att hantera dem och utan att bli skadade. Ironiskt nog har kamerunierna tillverkat egna vapen av Wolverine-typ för att bemästra den håriga grodan – de tre knivarna på deras specialtillverkade spjut efterliknar X-mannens trebladiga knytnäve!

Kamerunsk jägare som håller en eldrostad subadult hane Trichobatrachus (till vänster) och ett spjut (till höger) som används särskilt för att jaga denna grodart (nära Ntale, sydvästra provinsen, Republiken Kamerun; september 2004). Grodan på bilden fångades under en nattlig jakt och dödades av denna lokala jägare genom ett machetesår i huvudet.

Skadar klövprojektionen dessa Wolverine-grodor?…

Citat från filmen X-Men (2000) – Rogue och Wolverine har en konversation om hans utdragbara knivar…

Rogue: När de kommer ut… gör det ont?
Wolverine: Varje gång.

Som Wolverine känner dessa X-Frogs förmodligen ett visst obehag när de släpper loss sina hemliga vapen. Klonens framträdande orsakar ett traumatiskt sår då huden slits sönder. Eftersom benknölen är fast förankrad via kollagenvävnad förblir den inbäddad i den köttiga fingerspetsen när klöven blottas. Klorna hos levande exemplar av dessa grodor tycks röra sig in och ut ur huden på fingerspetsen, även om det är oklart om indragningen är aktiv, passiv eller en kombination av båda. David Blackburn har endast studerat döda exemplar och är därför inte helt säker på vad som händer när klon dras in – eller ens hur den dras in. Eftersom den inte verkar ha någon muskel som drar tillbaka den inåt, tror forskargruppen att den passivt kan glida tillbaka in i tåhålan när dess fästmuskel slappnar av.

Mer claw?….

Den vilande klon stöds av ett fäste till knölen, som är förankrad med en suspensionsskida och kollagena strängar i hudskiktet. Dessa förbindelser kan hämma uppresningen av klon under normala icke försvarsbeteenden. En digital böjmuskel sätter sig via en robust sena på en fästpunkt på klövens nedre yta. Blackburn, Hanken och Jenkins Jr. föreslår att aktiveringen av denna muskel böjer klon som sedan bryter sig loss från knölen och genomborrar huden på tåspetsarna, vilket blottar den taggliknande spetsen som är förstärkt av en kortikal förtjockning.

Närbild av den exponerade klon som sticker ut genom huden på tåspetsen

Efter att ha blivit upprätt kan klon passivt återgå till sitt viloläge. Eftersom en anmärkningsvärd regenerationsförmåga är dokumenterad hos många amfibier (t.ex. kan de flesta vattensalamandrar och salamandrar återskapa hela lemmar), skulle den efterföljande läkningen av den trasiga huden och den underliggande bindväven som omger klöven ligga väl inom ramen för den vanliga förmågan hos den genomsnittliga amfibien, men detta har ännu inte dokumenterats. På samma sätt återstår det att utvärdera om förbindelsen mellan klöven och benknölen kan återskapas, och därmed om detta funktionella förhållande kan återgå till vilostadiet. David Blackburn har kommenterat: ”Eftersom vi är amfibier skulle det inte vara förvånande om vissa delar av såret läker och vävnaden regenereras”. Därför skulle dessa grodor mycket väl kunna dra in sina klor, snabbt läka och leva för att slåss en annan dag, precis som….Wolverine!

Som nämnts ovan har det inte rapporterats om någon annan klo från ett ryggradsdjur som saknar keratinskida, som enbart består av naket ben och som måste bryta sig loss från en annan skelettstruktur för att kunna tränga sig fram till funktionalitet genom huden. ”Wolverine-grodorna” är dock inte ensamma om att producera anatomiska vapen som ger dem ett övertag i alla typer av amfibiekrig … hanar av många groddjur avlägset besläktade arter har beniga taggar i sina händer och/eller fötter som kan sticka ut genom huden för att användas i kamper mellan män.

X-Salamandrar…

Chinhai Spiny Newt (Echinotriton chinhaiensis) – med varningsfärg på undersidan av händerna

För att inte bli överträffade har salamandrarna gått ett steg längre i sin strävan att utveckla världens mest bisarra hemliga vapen. De ”pigga vattensalamandrarna” i släktet Echinotriton (såsom Chinhai spiny newt – EDGE rang 68) har fått sitt namn på grund av sin anmärkningsvärda försvarsmekanism mot rovdjur. De har vassa, långsträckta revben vars spetsar sticker ut genom huden när dessa djur grips. Revbensspetsarna på de spetsiga vattensalamandrarna passerar genom förstorade körtlar på sidorna av kroppen, och smärtsamma hudsekret sprutas in i munnen på potentiella rovdjur. De uppvisar också en stel hållning mot rovdjur, under vilken kroppen är tillplattad och ihoprullad och händerna och svansen är upphöjda, vilket avslöjar röda ”varningsmarkeringar”.

Chinhai Spiny Newt (Echinotriton chinhaiensis) – sedd uppifrån

Amfibierna har alltså på ett tillfredsställande sätt utvecklat motsvarigheter till Wolverines skräckblad. Om den fanns är vi ganska säkra på att de skulle bli accepterade i professor Xaviers skola för begåvade ungdomar, men för tillfället förblir de hedervärda medlemmar av EDGE Amphibians.

Wolverine-grodor…. vad som händer härnäst?

Del 2 – Iceman….kommer snart!

Informationen rapporteras med tillstånd från huvudförfattaren:

Blackburn, D.C., Hanken, J. och Jenkins Jr., F.A. 2008. Dolda vapen: erektilklor hos afrikanska grodor. Biology Letters.

Se även:
Make Way for Superfrog. Lauren Cahoon – ScienceNOW Daily News,
28 maj 2008
”Skräckgroda” bryter sina egna ben för att producera klor. Catherine Brahic – NewScientist.com news service, 28 maj 2008
Frogs Pack Concealed Claws. Charles Q. Choi – LiveScience, 27 maj 2008.