X-Frogs

Marvel Comics bracht u in 1963 de X-Men; spandex-geüniformeerde menselijke genetische anomalieën of “mutanten” met superkrachten die al door hun namen werden verklapt, b.v. Iceman, Beast, Storm en, met name, de schurkachtige Toad. Als enthousiast eerbetoon brengt het EDGE of Existence programma u nu X-Frogs, omdat we hebben gemerkt dat er weinig dingen zijn die de X-Men doen die niet kunnen worden geëvenaard door een menigte van diverse en opmerkelijke EDGE Amfibieën.

Hence, onze meerdelige blog over X-Frogs zal u enkele van de vreemdste gedragingen van de amfibieën laten zien door middel van een poging om parallellen te vinden met de striphelden van de X-Men.

Denk je dat het niet kan?

DEEL EEN – WOLVERINE…

X-Man Wolverine bezit dierlijke zintuigen, verbeterde fysieke mogelijkheden en een genezingsvermogen dat hem in staat stelt van vrijwel elke wond te herstellen. Dit genezende vermogen stelde het “Supersoldaatprogramma Wapen X” in staat om de bijna onverwoestbare metaallegering “adamantium” aan zijn skeletsysteem te hechten. Als gevolg hiervan schieten intrekbare metalen messen uit zijn vuisten tijdens het gevecht…het ultieme geheime wapen.

Wel, amfibieën zijn nu bekend met een geheim wapen van hun eigen om de verborgen extra’s van Wolverine te evenaren. Zoals gerapporteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Biology Letters door David C. Blackburn, James Hanken en Farish A. Jenkins Jr. van het Department of Organismic and Evolutionary Biology en Museum of Comparative Zoology aan de Harvard University in het artikel “Concealed weapons: erectile claws in African frogs” het is nu officieel – sommige kikkers kunnen schoppen kont Wolverine-stijl!

Klauwen van de behaarde kikker (Trichobatrachus robustus)

Klauwen van dieren vervullen een aantal belangrijke functies en bestaan meestal uit een keratineachtig omhulsel (hetzelfde materiaal dat ook het haar en de vingernagels van zoogdieren vormt) dat over het eindbenige gedeelte van een teen ligt. Klauwen worden op verschillende manieren gebruikt voor voortbeweging, het vangen van prooien, voeding, verdediging en een hele reeks andere gedragingen. Keratineachtige klauwen zijn zeldzaam bij levende amfibieën en, waar aanwezig, verschillen zij voldoende van zoogdierklauwen om te worden beschouwd als onafhankelijk afgeleid door convergente evolutie – d.w.z. de structuur van de klauw is meer dan eens ontstaan in verschillende delen van de evolutionaire levensboom.

De klauwen van Tyrannosaurus rex behoren tot de grootste

Blackburn, Hanken en Jenkins Jr.’s recente studie van enkele Afrikaanse kikkers heeft een ander type klauw aan het licht gebracht dat uniek is in ontwerp onder levende gewervelde dieren en een keratineachtige bedekking ontbeert. Bepaalde Afrikaanse kikkers (Familie: Arthroleptidae) worstelen en schoppen heftig wanneer ze worden opgepakt, waarbij ze hun erectiele, benige klauwen gebruiken om snijwonden toe te brengen in de huid van hun tegenstander.

Deze klauwen werden 100 jaar geleden voor het eerst waargenomen door onderzoekers en werden oorspronkelijk beschouwd als een artefact van het conserveringsproces. Recent onderzoek aan de Harvard University is de eerste gedetailleerde anatomische studie en interpretatie van deze gespecialiseerde structuren. David Blackburn was er vooral op gebrand het mysterie van deze klauwen op te lossen, nadat hij tijdens zijn onderzoeksreizen naar Kameroen regelmatig door deze kikkers werd mishandeld. Hij merkte op: “De kikkers beginnen te schoppen en slepen deze klauwen tegen je huid. Ik heb er vaak bloedige schrammen van opgelopen.”

David C. Blackburn

X-kikkers zijn randkikkers…

In twee bestudeerde geslachten, Astylosternus (de “nachtkikkers” – 11 lid-soorten) en Trichobatrachus (de “behaarde kikkers” – met slechts één lid-soort), is het eindgedeelte van de 2e tot 5e tenen duidelijk klauwvormig met een duidelijk naar beneden gebogen, spitse punt. De geslachten zijn beide aanwezig in de “schreeuwende kikkers” groep van een kikker familie genaamd de Arthroleptidae, die een deel van de amfibie boom van het leven rijk aan EDGE Amfibieën en evolutionair verschillende soorten in het algemeen vertegenwoordigt.

De hoogst geplaatste EDGE nachtkikker is de Nganha nachtkikker, gerangschikt op 73, en er zijn zeven andere EDGE nachtkikkers (tot de laagste rang van 578).

Arthroleptidae kikker: Astylosternus rheophilus

De behaarde kikker (Trichobatrachus robustus) is momenteel niet bedreigd, maar bevindt zich in de top 3,5% van de meest evolutionair verschillende amfibiesoorten. Overigens is de harige kikker om nog een andere reden uiterst merkwaardig – tijdens het broedseizoen laten de mannetjes haarachtige huiduitsteeksels langs de zijkanten van hun lichaam groeien, waardoor ze er ruig uitzien. Men denkt dat dit de zuurstofopname uit het water bevordert tijdens deze bijzonder energie-intensieve periode. De mannetjes bewaken de bevruchte eieren gedurende lange perioden, en deze “haren” helpen waarschijnlijk bij de ademhaling via de huid, omdat ze in het water hun longen niet kunnen gebruiken.

Harige kikker in het Natural History Museum, Londen

Maar ik dwaal af…

Structuur van de klauw…

De speciale klauwen van de veelvraatkikker bevinden zich inwendig op de tenen van de achterpoten en worden functioneel door de huid door te snijden. In rusttoestand bevindt elke klauw zich onder de huid en is via collageenrijk bindweefsel aan een benige knobbel bevestigd. Wanneer ze opgericht worden, breken de klauwen los van hun knobbeltjes en doorboren ze de huid van de uiteinden van de tenen van de kikker. Elke knobbel blijft op zijn plaats omdat zij worden opgehangen door een schede die aan het eindgedeelte van elke teen (ook wel “eindkootje” genoemd) is bevestigd en door collageenhoudende verbindingen met de huid wordt ondersteund. Wanneer geforceerd door de huid, deze klauwen oppervlakkig lijken op de vorm van klauwen in andere tetrapods (vier-ledige gewervelde dieren), maar dit zijn de enige gewervelde klauwen bekend om hun weg door de huid te doorboren om functioneel te worden.

Anatomie van de klauwen van Astylosternus en Trichobatrachus

Verder lijkt het erop dat “Wolverine frogs” mannelijk of vrouwelijk kunnen zijn, jong of oud – er is geen bewijs gevonden voor seksueel dimorfisme in de aanwezigheid, het aantal of de morfologie van de klauwen en deze structuren worden op dezelfde manier gebruikt door juvenielen en volwassen mannelijke en vrouwelijke Astylosternus (D.C. Blackburn 2006, persoonlijke observatie).

Waarvoor dienen de klauwen?…

G. Kingsley Noble was de eerste om een functionele betekenis toe te kennen aan deze klauwen in 1931 in zijn boek “The biology of the Amphibia”, speculerend dat zij een “zekerder houvast voor het springen” zouden kunnen verschaffen (p. 517). Gerald Durrell meldde later in “The Bafut beagles” (1954) bij het hanteren van een levende harige kikker dat deze klauwen worden gebruikt ter verdediging, omdat zij “diepe bloedende wonden kunnen toebrengen aan de persoon die ze vasthoudt”. Deze bewering wordt bevestigd door Kameroeners die op harige kikkers jagen voor hun voedsel en daarbij lange zware speren (zie onderstaande foto) of machetes gebruiken om de kikkers te doden zonder ze aan te raken en zonder zelf gewond te raken. Ironisch genoeg hebben de Kameroeners zelf Wolverine-achtige wapens gemaakt om de harige kikker te onderwerpen – de drie bladen van hun speciaal gebouwde speren bootsen de drie-bladige vuist van deze X-Man na!

Kameroense jager met een vuurgeroosterde subadulte mannelijke Trichobatrachus (links) en een speer (rechts) die speciaal wordt gebruikt om op deze kikkersoort te jagen (nabij Ntale, Zuidwestprovincie, Republiek Kameroen; september, 2004). De afgebeelde kikker werd tijdens een nachtelijke jacht gevangen en door deze lokale jager gedood met een machetewond aan de kop.

Doet klauwprojectie pijn bij deze Wolverine-kikkers?…

Afkomstig uit de film X-Men (2000) – Rogue en Wolverine hebben een gesprek over zijn intrekbare messen…

Rogue: Als ze eruit komen… doet het pijn? Wolverine: Every time.

Zoals bij Wolverine het geval is, voelen deze X-Frogs waarschijnlijk wel een zekere mate van ongemak bij het ontketenen van hun geheime wapens. Het tevoorschijn komen van de klauw veroorzaakt een traumatische wond als de huid wordt gescheurd. Omdat de benige knobbel stevig verankerd is via collageenweefsel, blijft hij ingebed in de vlezige punt van de teen wanneer de klauw wordt blootgelegd. De klauwen van levende exemplaren van deze kikkers lijken in en uit de huid van de punt van de teen te bewegen, hoewel onduidelijk is of het terugtrekken actief, passief of een combinatie van beide is. David Blackburn heeft alleen dode exemplaren bestudeerd en is er daarom niet helemaal zeker van wat er gebeurt wanneer de klauw zich terugtrekt – of zelfs hoe hij zich terugtrekt. Omdat de klauw geen spier lijkt te hebben om hem terug naar binnen te trekken, denkt het onderzoeksteam dat hij passief terug in de teenkussentjes glijdt wanneer de aanhechtende spier ontspant.

Meer klauw?….

De klauw in rust wordt ondersteund door een aanhechting aan de knobbel, die door een suspensory sheath en collagene strengen aan de huidlaag is verankerd. Deze verbindingen kunnen het oprichten van de klauw tijdens normaal niet-defensief gedrag belemmeren. Een digitale buigspier grijpt via een stevige pees in op een aanhechtingspunt aan de onderzijde van de klauw. Blackburn, Hanken en Jenkins Jr. stellen voor dat de activering van deze spier de klauw buigt die vervolgens losbreekt van de knobbel en de huid van de teentoppen doorboort, waardoor de weerhaakachtige punt wordt blootgelegd die wordt versterkt door corticale verdikking.

Close up van de blootgelegde klauw die door de huid van de teentip steekt

Nadat de klauw rechtop is komen te staan, kan hij passief naar zijn rustpositie terugkeren. Aangezien bij veel amfibieën een opmerkelijk regeneratievermogen is gedocumenteerd (de meeste salamanders en watersalamanders kunnen bijvoorbeeld hele ledematen opnieuw aangroeien), zou de daaropvolgende genezing van de kapotte huid en het onderliggende bindweefsel rond de klauw ruim binnen de gebruikelijke mogelijkheden van de gemiddelde amfibie liggen, maar dit moet nog worden gedocumenteerd. Ook de mogelijke regeneratie van de verbinding tussen de klauw en de benige knobbel, en dus de terugkeer naar de rusttoestand van deze functionele relatie, moet nog worden geëvalueerd. David Blackburn heeft opgemerkt: “Omdat het amfibieën zijn, zou het niet verwonderlijk zijn als sommige delen van de wond genezen en het weefsel wordt geregenereerd”. Het is dus heel goed mogelijk dat deze kikkers hun klauwen intrekken, snel genezen en een nieuwe dag tegemoet gaan, net als de “Wolverine”!

Zoals hierboven vermeld, is er geen enkele andere gewervelde klauw gemeld die geen keratineachtige mantel heeft, uitsluitend uit bot bestaat, en los moet breken van een andere skeletstructuur om zich door de huid heen een weg naar functionaliteit te kunnen boren. Nochtans, zijn de “Wolverine kikkers” niet alleen in hun neiging tot het produceren van anatomische wapens om hen de bovenhand te geven in allerlei amfibische gevechten…mannetjes van vele ver verwante kikkersoorten hebben benige stekels in hun handen en/of voeten die door de huid kunnen uitsteken voor gebruik in man-mannetje gevechten.

X-Salamanders…

Chinhai stekelsalamander (Echinotriton chinhaiensis) -met waarschuwingskleur aan de onderzijde van de handen

Om niet achter te blijven, zijn de salamanders nog een stap verder gegaan in hun poging om ’s werelds meest bizarre geheime wapen te ontwikkelen. De “stekelsalamanders” van het geslacht Echinotriton (zoals de Chinhai stekelsalamander – EDGE rang 68) worden zo genoemd vanwege hun opmerkelijke verdedigingsmechanisme tegen roofdieren. Zij hebben scherpe, langwerpige ribben waarvan de punten door de huid steken wanneer deze dieren worden gegrepen. De ribben van de stekelsalamander gaan door vergrote klieren aan de zijkanten van het lichaam, en pijnlijke huidafscheidingen worden in de bek van potentiële roofdieren gespoten. Ze vertonen ook een rigide anti-roofhouding, waarbij het lichaam wordt afgeplat en opgekruld en de handen en de staart worden opgeheven, waardoor rode “waarschuwings”-tekens zichtbaar worden.

Chinhai stekelsalamander (Echinotriton chinhaiensis) – van bovenaf gezien

De amfibieën hebben dus naar tevredenheid geëvolueerde tegenhangers van Wolverine’s blades of terror. Als die bestond, waren ze vast toegelaten op Professor Xavier’s School for Gifted Youngsters, maar voorlopig bleven ze vereerde leden van de EDGE Amphibians.

Wolverine kikkers….whatever next?

Part 2 – Iceman…. coming soon!

Informatie gerapporteerd met toestemming van de hoofdauteur:

Blackburn, D.C., Hanken, J. en Jenkins Jr., F.A. 2008. Verborgen wapens: erectiele klauwen in Afrikaanse kikkers. Biology Letters.

Zie ook:
Make Way for Superfrog. Lauren Cahoon – ScienceNOW Daily News,
28 mei 2008
‘Horror kikker’ breekt eigen botten om klauwen te produceren. Catherine Brahic – NewScientist.com news service, 28 mei 2008
Kikkers pakken verborgen klauwen. Charles Q. Choi – LiveScience, 27 mei 2008.