Navelstrengschild van de Afrikaanse stekelrat

In tegenstelling tot krokodillen, schildpadden, hagedissen, dinosaurussen en vissen, die benige platen en schubben hebben, hebben zoogdieren het schild van hun voorouders al lang vervangen door een isolerende laag haar.

Gordeldieren, die een defensieve, sappige schaal van overlappende botten hebben, worden beschouwd als de enige levende anomalie. Er is echter een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift iWetenschap Onverwacht wordt aangetoond dat Afrikaanse stekelmuizen vergelijkbare structuren onder de huid van hun staart genereren, die tot nu toe grotendeels onontdekt zijn.

De ontdekking werd gedaan tijdens een routinematige CT-scan van museumspecimens voor OpenVertebrate, een initiatief om 3D-modellen van gewervelde organismen te leveren aan onderzoekers, opvoeders en kunstenaars.

“Ik was een muizenexemplaar aan het scannen uit het Yale Peabody Museum en hun staarten zagen er abnormaal donker uit”, zegt co-auteur Edward Stanley, directeur van het Digital Imaging Lab in het Florida Museum of Natural History.

Stel eerst dat de verkleuring wordt veroorzaakt door een defect dat tijdens de bewaring van het monster is ontstaan. Maar toen hij enkele dagen later de röntgenfoto’s analyseerde, merkte Stanley een onmiskenbaar kenmerk op waarmee hij vertrouwd was.

“Mijn hele doctoraat was gericht op de ontwikkeling van ostoderm bij hagedissen. Nadat de monsterscans waren verwerkt, was de staart duidelijk bedekt met osteoderm.”

Benige stekelige ratten zijn minstens één keer eerder waargenomen en werden opgemerkt door de Duitse bioloog Jochen Niethammer, die hun architectuur in een artikel vergeleek met middeleeuws metselwerk. Uitgegeven in 1975. Niethammer interpreteerde de platen correct als een soort bot, maar volgde zijn eerste observaties nooit op, en de groep werd tientallen jaren grotendeels genegeerd – totdat wetenschappers een andere eigenaardigheid ontdekten die ogenschijnlijk niets te maken had met stekelige muizen.

A Studie uit 2012 Deze beproefde stekelige rat kan beschadigd weefsel volledig regenereren zonder littekens, een vermogen dat veel voorkomt bij reptielen en ongewervelde dieren Maar het was niet eerder bekend bij zoogdieren. Hun huid is ook bijzonder kwetsbaar en scheurt met bijna een kwart van de kracht die nodig is om de huid van een gewone muis te verwonden. Maar stekelige muizen kunnen twee keer zo snel genezen als hun naaste verwanten.

De onderzoekers, in de hoop een model te vinden voor de regeneratie van menselijk weefsel, gingen op zoek naar de genetische paden die stekelige muizen hun buitengewone genezende vermogens geven. Een van deze onderzoekers, Malcolm Madden, had toevallig een laboratorium in het gebouw tegenover Stanleys kantoor.

“Spiny muizen kunnen huid, spieren, zenuwen, ruggenmerg en mogelijk zelfs hartweefsel regenereren, dus houden we een kolonie van deze zeldzame wezens voor onderzoek”, zegt Madden, een professor in de biologie aan de Universiteit van Californië. Universiteit van Florida De hoofdauteur van het onderzoek.

Madden en collega’s analyseerden de ontwikkeling van osteodermen van stekelige muizen en bevestigden dat ze in feite vergelijkbaar zijn met die van gordeldieren, maar hoogstwaarschijnlijk onafhankelijk zijn geëvolueerd. Osteodermie verschilt ook van de schubben van schubdieren of de veren van egels en stekelvarkens, die zijn samengesteld uit keratine, hetzelfde weefsel waarvan haar, huid en nagels zijn gemaakt.

Er zijn vier geslachten van stekelige muizen, die allemaal behoren tot de onderfamilie Deomyinae. Afgezien van de overeenkomsten in DNA En misschien de vorm van hun tanden, wetenschappers hebben geen enkel kenmerk kunnen vinden dat ze gemeen hebben classificeren Het is deze groep die het onderscheidt van andere knaagdieren.

In de veronderstelling dat hun verschillen alleen maar diepgaand zouden kunnen zijn, bekeek Stanley nog meer museumexemplaren van alle vier de rassen. In alle gevallen bleken de stekelige staarten van muizen bedekt te zijn met dezelfde benige omhulling. De naaste verwanten van Deomyinae – de gerbils – hadden geen osteodermen, wat betekent dat de eigenschap maar één keer was geëvolueerd, in de voorouder van de eerdere divergente stekelmuizen.

De alomtegenwoordige aanwezigheid van osteodermen in de groep geeft aan dat ze een belangrijke beschermende functie vervullen. Maar wat die functie zou kunnen zijn, was niet meteen duidelijk, gezien een ander merkwaardig kenmerk van stekelige muizen: hun staarten zijn ongewoon afneembaar. Staartverlies komt zo vaak voor bij sommige soorten stekelige ratten dat ongeveer de helft van de individuen van een bepaalde groep het in het wild niet heeft.

‘Dat was een echte kop-krabber,’ zei Stanley. Doornige ratten zijn berucht omdat ze hun staart kunnen verwijderen, wat betekent dat de buitenste laag van de huid loslaat en spieren en botten achterlaat. Individuen kauwen vaak de rest van de staart af wanneer dit gebeurt.”

Ondanks zijn vermogen om te regenereren, is kwispelen met de staart een truc die doornige ratten maar één keer kunnen uitvoeren. In tegenstelling tot sommige hagedissen kunnen hun staarten niet teruggroeien en niet elk deel van de staart laat gemakkelijk los.

Om erachter te komen waarom knaagdieren die ambivalent lijken over het houden van hun staarten moeite hebben om ze te bedekken met harnassen, wendden de auteurs zich tot een groep gekko-achtige vissen uit Madagaskar. De meeste gekko’s hebben geen benige huid, maar zoals hun naam al doet vermoeden, zijn visstaartgekko’s bedekt met dunne, overlappende platen en hebben ze, net als stekelige muizen, een ongelooflijk kwetsbare huid die bij de minste provocatie afschilfert.

Volgens Stanley fungeerden de osteodermen in gekko-staartvissen en stekelige muizen waarschijnlijk als een soort ontsnappingsmechanisme.

“Als een roofdier in zijn staart bijt, kan het schild voorkomen dat de tanden wegzakken in de weefsels eronder, die niet uit elkaar gaan,” zei hij. De buitenste huid en zijn aanvulling van benige coating trekt zich terug van de staart wanneer hij wordt aangevallen, waardoor de muis snel kan ontsnappen.

Referentie: “Osteosteoclasten in de Spiny Mouse Mammal Acomys en de onafhankelijke evolutie van het huidschild” door Malcolm Madden, Trey Polvador, Aroud Polanco, W. Brad Barbazok en Edward Stanley, 24 mei 2023, hier beschikbaar. iWetenschap.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.106779