Betere skeletfoto’s dankzij gelatine

Fluorescerend licht, rode kleurstof en gelatine zijn de ingrediënten van een opkomende fotografische techniek waarmee wetenschappers de skeletten van dieren beter kunnen bekijken.

Onderzoekers van gewervelde dieren gebruikten van oudsher een techniek waarbij ze het zachte weefsel van dode dieren verwijderden en de overblijfselen vervolgens met rode verfstof behandelden om gedetailleerde opnamen te maken en zo de anatomie van diersoorten en de relaties daartussen te bestuderen. Maar zonder pezen, banden en spieren zijn skeletten slap, waardoor het lastig is om ze neer te zetten en vanuit bepaalde hoeken te fotograferen.

Rode verfstof gloeit op onder fluorescentielampen op het skelet van een zeepaardje dat in een vorm met glycerinegelatine is geplaatst. Met behulp van deze fotografietechniek kunnen wetenschappers skeletten op een nieuwe manier onderzoeken.

Onderzoekers van gewervelde dieren gebruiken dergelijke beelden, zoals deze van een steltloperleguaan, om te onderzoeken hoe dieren zich hebben geëvolueerd en om te zien welke kenmerken ze gemeen hebben met andere soorten.

Veel skeletten zijn slap en moeilijk in een houding te zetten wanneer ze ontdaan zijn van ander weefsel, zoals ook bij deze python van de soort liasis mackloti. Gelatine houdt ze op hun plek en is na de fotosessie gemakkelijk weer te verwijderen.

“Er zijn allerlei foto's die je gewoon niet kunt maken,” stelt ecologisch en evolutionair bioloog Leo Smith van de University of Kansas, die betrokken was bij de ontwikkeling van de nieuwe techniek. “Een meerval kan bijvoorbeeld alleen op zijn buik liggen, meer is niet mogelijk. Als het een forel of zo is, dan kan die alleen op zijn zij liggen, omdat het dier in een andere houding instort.”

En dat is waar de gelatine om de hoek komt kijken. In de geleiachtige textuur kunnen skeletten in een bepaalde pose worden geplaatst, waardoor ze onder verschillende hoeken kunnen worden gefotografeerd. Vervolgens kan de substantie weer worden verwijderd als de fotosessie achter de rug is. In combinatie met rode verfstof en fluorescentielampen levert deze methode opnamen op die eerder niet voor mogelijk werden gehouden.

(Lees ook: We wisten al dat vogelbekdieren bijzonder zijn. Nu blijken ze ook nog licht te geven.)

Opgloeiend rood

Smith, de hoofdauteur van het artikel uit 2018 waarin de techniek werd beschreven, zette een keer ’s avonds laat in een opwelling een met verfstof bewerkt vissenskelet onder een fluorescentiemicroscoop.

“Ik zette hem er zomaar onder, maar ik was overdonderd door het effect,” vertelt Smith. “Door de fluorescentie kon ik ineens heel veel details zien.”

Met rode verfstof bewerkte skeletten, zoals deze van een koningskapiteinsvis, lichten fluorescerend op onder licht van een bepaalde golflengte. Het principe is hetzelfde als dat van glow-in-the-dark-speelgoed, vertelt biologiehoogleraar Matt Davis van de St. Cloud State University.

“Het is eigenlijk hetzelfde als bij glow-in-the-dark-speelgoed,” vertelt Matt Davis, een biologieprofessor bij de St. Cloud State University in Minnesota, die coauteur was van de paper. “Het principe is hetzelfde. Het licht wordt geabsorbeerd en vervolgens weer uitgezonden.” (Vogelbekdieren, vliegende eekhoorns, zeeschildpadden en nog andere dieren zijn van nature biofluorescent.)

Het mooie van fluorescentie-opnamen is volgens Smith dat bepaalde kenmerken van een studieobject goed van elkaar te onderscheiden zijn. Daardoor kunnen onderzoekers aandacht besteden aan details die ze daarvoor over het hoofd zagen of niet konden zien.

Het onderdeel van de methode dat betrekking heeft op het gebruik van gelatine werd verfijnd door Chesney Buck, die als vrijwilliger in het laboratorium van Smith werkt, en Matt Girard, die zijn promotieonderzoek doet bij Smith aan de University of Kansas. Girard vertelt dat er allerlei nieuwe mogelijkheden ontstonden toen met kleurstof bewerkte studieobjecten in gelatine werden geplaatst.

“Als je echt iets kunt bewegen, of er een tangetje bij kunt houden, of het met je hand kunt vasthouden en bewegen, dan kun je het verband zien tussen verschillende botten,” vertelt hij. “Of je kunt zien of er nog iets achter een bot zit. Bij mensen is dat niet zo het geval, maar dieren hebben vaak lagen van botten.”

Deze pad, met de Engelse naam plains spadefoot toad, komt voor in Canada, het Midden-Westen van de Verenigde Staten en Mexico. De onderzoekers die deze fotografische techniek ontwikkelden, experimenteren nu met licht met verschillende golflengten en filters, om te zien of ze de skeletten nog andere gegevens kunnen ontfutselen.

Rechts: Rode verfstof laat dit pas uit het ei gekropen Carolina-eendenkuiken oplichten. Deze soort behoort tot de meest uitbundig en bontgekleurde watervogels van Noord-Amerika.

Deze bioluminescente kikvorsvis uit het geslacht porischthys leeft op de bodem van de zee en ‘zingt’ liefdesliedjes. Op deze foto gloeit hij rood op dankzij verfstof en is de groene kleur afkomstig van zijn natuurlijke fluorescentie.

Deze tweeënhalf centimeter lange snotolf (Eumicrotremus orbis) is bedekt met harde, stekelige knobbeltjes.

De grote bruine vleermuis kan een spanwijdte bereiken van ruim dertig centimeter.

Serendipiteit

Smith, Davis en Girard experimenteren nu met licht met verschillende golflengten, camerafilters en microscopen om te zien welke andere onthullingen de dieren nog voor hen in petto hebben.

“We reconstrueren stambomen en onderzoeken hoe deze soorten in de loop van de tijd evolueren en hoe ze onderling verwant zijn,” vertelt Davis. “Dat doen we door naar gemeenschappelijke kenmerken te kijken, die mogelijk genetisch zijn, maar ook anatomisch kunnen zijn.”

Het andere deel van het werk, zo vertelt Davis, gaat over het plezier dat ze eraan beleven. “Een deel van onderzoek doen bestaat uit dingen ontdekken, maar een deel is ook gewoon dat je het leuk vindt.”

Dat is tenslotte ook hoe Smith de nieuwe techniek ontdekte. Een moment van serendipiteit zou zomaar weer tot een doorbraak kunnen leiden, zegt hij.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com