Vliegende vissen staan bekend om hun spectaculaire acrobatiek. Ze schieten uit het water en zweven wel een paar honderd meter boven het wateroppervlak.
Maar waarom vliegen? Om roofdieren te ontlopen. Steve Huskey, bioloog aan Western Kentucky University en schrijver van The Skeleton Revealed, noemt ze een soort ‘zeepopcorn’. ‘Iedereen eet ze.’
De vissen danken hun vliegkunsten aan hun sterke wervelkolom en staart. Hieraan zitten krachtige spieren verankerd waarmee ze hun staart als een propeller heen en weer kunnen bewegen. Botten zorgen ervoor dat de vinnen van vliegende vissen uitgestrekt blijven, zodat deze als vogelvleugels dienst doen.
Vliegende vissen zijn slechts één indrukwekkend voorbeeld van een soort met een endoskelet. Dat is een inwendig skelet dat meestal uit bot bestaat en voorkomt bij gewervelde dieren, waaronder zoogdieren, vogels, reptielen, amfibieën en vissen. (Bekijk buitenaards mooie foto's van dierlijke skeletten.)
In deze structuren worden belangrijke mineralen opgeslagen, zoals calcium. Het skelet ondersteunt het lichaam, beschermt de inwendige organen en maakt beweging mogelijk via de skeletspieren die met pezen aan de botten vastzitten. De botten zijn met gewrichten aan elkaar verbonden. Het skelet, dat van zichzelf star is, krijgt flexibiliteit door deze gewrichten. Denk maar aan de vloeiende beweging van een primaat die moeiteloos door de bomen slingert.
Hoewel endoskeletten het bekendst zijn, kent het dierenrijk nog drie andere soorten skeletten: exoskeletten, kraakbeenachtige exoskeletten en hydroskeletten.
Een verscheidenheid aan botten
Endoskeletten zijn geëvolueerd om aan de levensstijl van hun eigenaar te voldoen. In vogelbotten zitten bijvoorbeeld luchtzakjes, waardoor ze lichter zijn en er tijdens de vlucht meer zuurstof kan worden opgenomen.
Schildpadden hebben een schild dat uit beenplaten bestaat die met de schouderbladen en de ruggengraat van het dier zijn vergroeid. Het schild is in feite ontstaan uit ribben die in de loop van de evolutie zijn veranderd. Het schild beschermt de trage, anders zo kwetsbare schildpadden tegen roofdieren. Uit recent onderzoek blijkt echter dat het schild in eerste instantie is ontstaan als hulpmiddel bij het graven, zodat de dieren aan hitte konden ontsnappen.
Sommige gewervelde dieren, vooral mannetjes, hebben extra kenmerken op hun schedel. Het mannetje van de jemenkameleon heeft bijvoorbeeld een kleurrijke, benige kam op zijn kop om vrouwtjes te lokken. Mannelijke hertachtigen, zoals elanden en edelherten, krijgen een gewei. Dit benige verlengstuk van hun schedel gebruiken ze om hun dominantie te tonen en om partners aan te trekken.
Een gewei wordt elk jaar afgeworpen waarna het weer aangroeit. Hoorns daarentegen worden alleen afgeworpen door gaffelbokken. Aan de buitenkant van hoorns zit een harde, natuurlijke substantie die keratine wordt genoemd. Sommige vrouwtjes hebben ook hoorns, die meestal kleiner zijn dan die van mannetjes. (Lees hoe botten zich hebben ontwikkeld tot batterijen.)
Ingebouwd pantser
Uitwendige skeletten, zogeheten exoskeletten, zijn de harde omhulsels die geleedpotigen beschermen, zoals insecten, schaaldieren en spinnen.
Volgens Huskey is dit natuurlijke pantser een zeer effectieve verdediging tegen roofdieren, aangezien vele niet door het exoskelet heen kunnen bijten. ‘Je hebt iets wat niemand anders heeft.’
De herculeskevers uit Latijns-Amerika en het Caribisch gebied hebben bijzonder harde exoskeletten. De mannetjes hebben twee lange hoorns waarmee ze strijden om de vrouwtjes. De twee insecten vallen elkaar als ridders aan. Het mannetje dat de ander met zijn horens optilt en op de grond gooit, wint. Vrouwtjes geven de voorkeur aan mannetjes met langere hoorns, wat een teken van goede gezondheid is. (Lees meer over dierlijke aantrekkingskracht.)
Zeeschelpen behoren tot de mooiste exoskeletten. Ze beschermen weekdieren met een zacht lichaam, zoals zeeslakken, sint-jakobsschelpen en kegelslakken. De buitenste weefsellaag van weekdieren wordt de mantel genoemd. Deze scheidt eiwitten en mineralen af, zodat de aparte, skeletachtige toevluchtshaven wordt gevormd.
Lees ook: Betere skeletfoto’s dankzij gelatine
Een nadeel van een exoskelet is dat het te stijf is, waardoor een dier niet kan groeien. Zo vormt de schaal van een kreeft een uitstekende verdediging tegen een hongerige zeehond. De kreeft zal echter uit zijn jasje groeien, waardoor hij zijn schaal moet afwerpen om plaats te maken voor een nieuwe. Het kan enkele weken duren voordat een nieuwe schaal volledig is uitgehard en al die tijd is de kreeft zeer kwetsbaar voor roofdieren.
Een skelet dat is gemaakt om te zwemmen
Vissen uit de groep Elasmobranchii, zoals haaien, roggen, vleten en draakvissen, hebben een endoskelet dat volledig uit kraakbeen bestaat. Dit is een sterk maar flexibel weefsel. Kraakbeen is taai maar lichter dan bot, waardoor vissen snel kunnen zwemmen en toch energie sparen.
Veel gewervelde dieren met een endoskelet, waaronder de mens, hebben ook kraakbeen, dat bijvoorbeeld vorm geeft aan de neus en de oren. In het begin van hun ontwikkeling hebben de meeste foetussen van zoogdieren een kraakbenig skelet dat langzaam in bot verandert.
Lange tijd werd gedacht dat moderne haaien afstammen van een primitieve voorouder die nog geen botten had ontwikkeld. In 2015 maakten wetenschappers de ontdekking van botcellen in een 380 miljoen jaar oude versteende haai bekend. Dat wijst erop dat haaien mogelijk afstammen van voorouders met botten, zelf ooit botten hadden en deze vervolgens hebben verloren ten gunste van lichter kraakbeen.
Elasmobranchii zijn ook bedekt met zogeheten huidtanden. Dit zijn ruwe schubben die krassen als schuurpapier als je er in de verkeerde richting over wrijft. Als deze schubben op één lijn staan, verminderen ze de weerstand en verhogen ze de snelheid waarmee de dieren kunnen zwemmen.
Lees ook: DNA-onderzoek vergroot mysterie rond ‘Skelettenmeer’
Uit een onderzoek uit 2017 kwam naar voren dat huidtanden van een bepaalde vletensoort uit dezelfde cellen zijn ontstaan als tanden. Dit ondersteunt de theorie dat de schubben van oeroude vissen zich kunnen hebben ontwikkeld tot de tanden zoals wij die nu kennen. Hoewel tanden van glazuur (een harde laag mineralen) en niet van bot zijn gemaakt, worden ze als een deel van het skelet gezien. (Lees meer over hoe tanden uit visschubben kunnen zijn ontstaan.)
De grote wisseltruc
Een hydroskelet is een met vloeistof gevulde holte (de coelom) in ongewervelde dieren, waaronder kwallen, platwormen, nematoden en ringwormen (Annelida) zoals regenwormen. ‘Spieren en bindweefsel vormen een stevige lichaamswand rond de holte’, aldus Bill Kier, bioloog aan de University of North Carolina.
De holtes van regenwormen zijn gevuld met hemolymfe. Deze vloeistof functioneert volgens Kier in wezen als bloed. De holtes zijn van elkaar gescheiden door segmentwanden, zodat de wormen hun spieren onafhankelijk van elkaar kunnen uitrekken en samentrekken. Hierdoor ontstaat de golvende beweging die het dier in staat stelt over de grond te kronkelen.
Kier: ‘Zeeanemonen hebben rond de inwendige holte spieren die samenwerken, vergelijkbaar met hoe onze biceps en triceps onze bovenarmen doen bewegen. Hierdoor kan het dier zich verplaatsen en aan mogelijke roofdieren ontsnappen.’
Sommige dieren, zoals blauwe zwemkrabben, kunnen van een exoskelet overschakelen op een tijdelijk hydroskelet wanneer ze in een kwetsbare toestand verkeren. In een onderzoek uit 2003 ontdekten Kier en zijn collega Jennifer Taylor dat de interne waterdruk van de krabben tijdens het vervellen sterk toeneemt, zodat de vloeistof in de zachte lichamen van de krabben als een hydroskelet fungeert en het dier zich kan bewegen. Na ongeveer drie dagen was het nieuw gevormde exoskelet sterk genoeg om het weer over te nemen.
Volgens Huskey zijn skeletten een sterk staaltje evolutie. Elk stukje is cruciaal voor een dier en de wijze waarop het zich in zijn omgeving voortbeweegt.
‘Zonder skelet zijn we gewoon een grote zak spieren die op de grond ligt te trillen’, zegt hij. ‘We kunnen nergens heen zonder skelet. We hebben het nodig om ons voort te bewegen, te eten en ons op bepaalde manieren te gedragen.’
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com
