De tandboomkikker is met zijn lange ledematen en puntige hoorns boven zijn ogen een bizar uitziende amfibie uit de nevelwouden op de hellingen van de Andes. Net als andere buidelkikkers zet deze soort, met de officiële naam Gastrotheca guentheri, geen dikkopjes af in het water, maar brengen de dieren hun jongen groot onder een huidplooi op hun rug.
En ze hebben daarnaast een nog raadselachtiger kenmerk: ze hebben een volledig gebit.
Wacht even. Kikkers hebben toch geen tanden? Wel dus: de meeste kikkers hebben er een paar in hun bovenkaak. Maar bijna alle zevenduizend soorten hedendaagse kikkers missen tanden in hun onderkaak – behalve G. guentheri.
Lees ook: Bizarre gehoornde kikker herontdekt in Ecuador
Helaas is deze soort al sinds 1996 niet meer waargenomen. En zelfs vóór die tijd werd deze zelden aangetroffen of onderzocht. Er bevinden zich alleen een aantal exemplaren in collecties van musea; er zijn er wereldwijd hooguit dertig. Daardoor bestaan er geen echte afbeeldingen van de tanden van het dier.
En dat zorgde er weer voor dat allerlei vragen onbeantwoord bleven, waaronder een hele simpele: hoe ziet de kaak van deze vreemde kikker eruit?
Herpetoloog Daniel Paluh wilde voor zijn promotieonderzoek aan de University of Florida het antwoord vinden op deze vraag. Samen met collega’s van het Florida Museum of Natural History bestudeerde hij met behulp van een micro-CT-scanner de schedel van zes dode tandboomkikkers die tientallen jaren in alcohol bewaard werden.
De beelden en analyse, die onlangs werden gepubliceerd in het vakblad Evolution, geven voor het eerst nauwkeurig inzicht in de kaken en tanden van de soort.
Tanden kwijt, tanden terug
Het onderzoek biedt ook antwoord op andere vragen. Zo'n 230 miljoen jaar geleden raakten de voorouders van moderne kikkers de tanden en kiezen in hun onderkaak voorgoed kwijt. Waarom hebben tandboomkikkers ze dan wel, en hoe komen ze eraan?
Als eerste toonden Paluh en zijn collega’s aan dat het om echte tanden gaat, die bestaan uit botweefsel (‘dentine’) met daaromheen glazuur. Daarmee weerlegden ze het idee dat het mogelijk zou gaan om ‘pseudotanden’. De onderzoekers ontdekten ook dat deze tanden, die afkomstig waren van exemplaren van het Museum of Natural History van de University of Kansas, veel leken op de tanden in de bovenkaak van andere buidelkikkers. Daarmee was het nog waarschijnlijker dat het om echte tanden gaat.
Lees ook: Oudste regenwoudkikkers ter wereld gevonden in barnsteen
Deze resultaten zijn overtuigend bewijs dat een honderd jaar oude evolutietheorie, de zogenaamde Wet van Dollo, niet klopt. Volgens deze wet, die werd geformuleerd door paleontoloog Louis Dollo, is een eigenschap die in een groep organismen verloren gaat, voorgoed verdwenen. De gedachte is dat een organisme niet een eigenschap kan ontwikkelen die een voorouder eerder kwijtraakte, zoals bijvoorbeeld mensen niet weer een staart hebben gekregen.
Hoewel de Wet van Dollo logisch lijkt, hebben evolutionair biologen er al verschillende gaten in geschoten, met voorbeelden van hagedissen die weer eieren gingen leggen tot wandelende takken die eerst hun vleugels kwijtraakten en ze daarna weer kregen.
Maar het terugkeren van tanden bij de tandboomkikker is misschien wel een van de meest onwaarschijnlijke voorbeelden. In 2011 reconstrueerde evolutionair bioloog John Wiens de evolutionaire verbanden tussen 170 verschillende soorten kikkers, om een tijdlijn te maken vanaf het moment waarop kikkers 230 miljoen jaar geleden hun ondertanden kwijtraakten en het moment dat de tandboomkikker ze weer kreeg. Hij ontdekte dat de dieren pas zo'n 20 miljoen jaar geleden weer een ondergebit kregen, een “ongeëvenaard lange” periode tussen het verloren gaan van een eigenschap en de terugkeer ervan.
Wiens, die momenteel aan de University of Arizona werkt en niet betrokken was bij het recente onderzoek, denkt dat de G. guentheri een voordeel had bij het opnieuw ontwikkelen van tanden: het dier beschikte nog over een functioneel genennetwerk voor het aanmaken van tanden in zijn ondergebit.
“Ze hoefden dat gebit niet helemaal vanuit het niets te ontwikkelen,” stelt Wiens. “Het was alleen een kwestie van ze op een plek krijgen waar ze al 200 miljoen jaar niet meer waren.”
Dat was waarschijnlijk niet mogelijk geweest bij andere amfibieën die sprongetjes kunnen maken, zoals padden, die in het geheel geen tanden hebben. Bioloog John Abramyan van de University of Michigan-Dearborn, die ook niet bij het onderzoek betrokken was, bestudeerde onlangs de genen die betrokken zijn bij de productie van glazuur bij padden, die circa 60 miljoen jaar geleden hun gehele gebit kwijtraakten. Hij ontdekte dat de genen in de loop van miljoenen jaren waren gedegenereerd tot ‘pseudogenen’.
“Dat zijn in feite genen die geen taak meer verrichten,” en die niet functioneel zijn, legt Abramyan uit. “Maar aangezien de meeste kikkers nog tanden aanmaken in hun bovenkaak, beschikken zij in principe over alle middelen om functionerende tanden te maken. Daardoor is het evolutionair gezien een minder grote sprong.”
Een evolutionair raadsel
Dit zegt echter nog niets over waarom en hoe de soort zijn ondertanden weer terugkreeg, hoewel zijn dieet daar zeker een rol bij heeft gespeeld, aldus Paluh. Tanden zijn het belangrijkste gereedschap waarmee dieren hun voedsel afbijten en kauwen en hun verschijningsvorm is dus vaak afhankelijk van wat er op het menu staat. Volgens Paluh is de voorliefde van kikkers voor kleine insecten, en de plakkerige tong waarmee ze hun prooien vangen, de reden dat tanden minder van belang werden voor bepaalde soorten. Maar G. guentheri houdt van grotere prooien, zoals hagedissen en andere kikkers. Bij dergelijke grotere slachtoffers helpt het waarschijnlijk om ondertanden te hebben, om te voorkomen dat die zich uit de bek van het roofdier kunnen wurmen.
Maar als dat de reden was dat de tandboomkikker weer tanden ontwikkelde, waarom gebeurde dat dan niet ook bij andere vleesetende kikkers? Bepaalde kikkers, zoals de plompe Surinaamse hoornkikker, hebben een soort gekartelde tanden in hun onderkaak waarmee ze hun prooien vastgrijpen. Maar dit zijn pseudotanden: botachtige uitlopers van de kaak, die geen dentine of glazuur bevatten.
Lees ook: Kikker met giftig (en opblaasbaar) achterste
Mogelijk zijn er antwoorden te vinden in de embryo’s van de tandboomkikker, stelt Alexa Sadier, evolutionair bioloog aan de University of California-Los Angeles. Haar onderzoek richt zich met name op de evolutie van vleermuistanden, maar ze beschreef onlangs verschillende gevallen van verloren gegane eigenschappen die nog wel aanwezig bleken in de vroegste stadia van de ontwikkeling van een dier. Volgens haar zou de vergelijking van embryo’s van de tandboomkikker met die van andere kikkersoorten meer inzicht kunnen opleveren over hoe en wanneer genen de vorming van tanden aan- of uitschakelen.
Ze denkt dat, wanneer er meer onderzoek naar embryo’s wordt gedaan, er meer bewijs komt van tanden die verdwijnen tijdens de groei van een dier, en dat er meer kennis ontstaat over de bijbehorende genetische bedrading.
Paluh hoopt ook dat hij genetisch onderzoek kan doen naar de ontwikkeling van de kikkers, maar de kans dat dit zou kunnen bij levende embryo’s is nihil: er zijn sinds 1996 al geen levende exemplaren van G. guentheri meer aangetroffen, zelfs niet in de vochtige, vulkanische heuvels van het Parque nacional Cotacachi-Cayapas in Ecuador, waar de dieren ooit in groten getale voorkwamen. Er is weinig over de soort bekend, maar de populatie is gekrompen door de oprukkende land- en bosbouw in de nevelwouden in Ecuador en Colombia. De vrees bestaat dat de soort zelfs al is uitgestorven.
Maar het komt ook voor dat een uitgestorven gewaande kikkersoort toch weer wordt gezien. Zo vonden onderzoekers in 2018 de gehoornde buidelkikker (Gastrotheca cornuta) nadat deze dertien jaar niet meer was waargenomen. De ontdekking werd gedaan in dezelfde nevelwouden in Ecuador waar ook de tandboomkikker ooit werd aangetroffen.
Paluh hoopt dat ook dit dier ooit weer wordt teruggevonden. Al was het maar omdat het voor de kennis over de tanden van dit amfibie en de oplossing van dit evolutionaire raadsel van cruciaal belang is levende exemplaren van deze soort te zien.
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com
