Kikkers ontwikkelden mogelijk de eerste knieschijven op aarde

Een grote verrassing is opgedoken in de achterpoten van de kikker. In tegenstelling tot wat er in de schoolboeken staat, blijken kikkers wel degelijk knieschijven te hebben.

Is ’t een knie of is ’t dat nie? Foto: Shutterstock

De knieschijven zijn van dicht, vezelig kraakbeen en lijken veel beter geschikt om de spanning bij het springen op te vangen dan de menselijk knieschijven van bot.

Tot nu toe zijn de knieschijven altijd over het hoofd gezien. Ze zijn niet goed zichtbaar, ook niet met een microscoop, zegt Virginia Abdala van het Instituto de Biodiversidad Neotropical in Argentinië. Zij leidde het onderzoek dat werd gepubliceerd in het vakblad The Anatomical Record. Het onderzoeksteam bestudeerde twintig kikkersoorten, maar vonden de knieschijf maar in acht soorten. Ze maakten er weefselpreparaten van voor analyse.

De ontdekking impliceert volgens de onderzoekers dat knieschijven zoals deze zich begonnen te ontwikkelen in het Devoon. In deze periode, zo’n 400 miljoen jaar geleden, kwamen de eerste viervoeters aan land.

Sprong op het droge

‘Tot nu toe werd gedacht dat de knieschijf gelijktijdig ontstond met de eerste viervoetige dieren die eieren legden op het land of de bevruchte eieren in het lichaam droegen’, zegt Abdala. Dit onderzoek laat zien dat de evolutie van de knieschijf begon met het vezelkraakbeen in kikkers, zegt zij.

‘Het kan te maken hebben gehad met beweging op land. Dit vereiste mogelijk versterking van dit puntige deel van de ledemaat’, zegt zij. De vezelige knieschijven van kikkers zijn heel elastisch en daardoor zeer geschikt om de spanning van het springen op te vangen voor de net aan land gekropen viervoeters.

Later ontwikkelden landdieren een manier om te lopen in plaats van springen. Daarbij ontwikkelden zij benige knieschijven die hier beter geschikt voor zijn. ‘In de rusthouding van een kikker staat er evenveel spanning op de knie als in een sprong voor een mens. Mogelijk verlicht de elastische knieschijf de spanning’, zegt Abdala.

Bot of kraakbeen

‘Het doet ertoe van welk materiaal van de knieschijf gemaakt is’, zegt John Hutchinson van het Royal Veterinary College in Londen. ‘Bot verschaft een goede hefboom. Het biedt meer weerstand tegen verdrukking dan vezelkraakbeen. Dieren die de knie als hefboom gebruiken en niet als buffer hebben voordeel van een knieschijf van bot.’

‘Vezelkraakbeen geeft een goede buffer. Het kan de oorspronkelijke vorm van knieschijven zijn, die mogelijk geërfd is bij alle gewervelde landdieren met poten’, zegt hij.

Abdala is het hiermee eens. ‘De knieschijf beschermt de knie waarschijnlijk tegen de enorme mechanische inspanning die nodig is om te springen.’ Mensen daarentegen hebben niet genoeg elasticiteit in hun knieschijf om deze kracht op te vangen. Dit leidt tot ontstekingen en blessures aan de onderliggende pezen, een zogenaamde ‘springersknie’.

Verwarrende structuren

Levenswerk Nick Lane
Lees over de sterkste staaltjes van de evolutie in Levenswerk van Nick Lane. Bestel t/m 14 augustus voor maar €5 in onze webshop

‘Ik vind het heel boeiend dat er mogelijk een knieschijf in kikkers is ontdekt’, zegt Sophie Regnault die ook verbonden is aan het Royal Veterinary College. Er zijn aanwijzingen voor knieschijven van een ander materiaal dan bot in kikkers, krokodillen en schildpadden en zulk soort structuren zijn al beschreven in buideldieren, voegt ze toe.

Maar niet iedereen is ervan overtuigd dat deze structuren knieschijven genoemd mogen worden. ‘De onderzoekers hebben overtuigend aangetoond dat sommige kikkersoorten één, soms zelfs twee, structuren van vezelkraakbeen rondom het kniegewricht hebben. Maar het is te vroeg om ze te identificeren als knieschijf’, zegt Matthew Vickaryous van het Ontario Veterinary College in Canada.

Hij zegt dat overeenkomstige structuren zijn gevonden in zoogdieren, in sommige gevallen naast benige knieschijven, zoals in konijnen.

Vickaryous wijst er ook op dat er wereldwijd ongeveer 7000 soorten kikkers en padden zijn. Na een analyse van acht soorten vindt hij het niet gepast om ervan uit te gaan dat alle kikkers deze structuren hebben. ‘De bevindingen geven een beginpunt voor toekomstig onderzoek, dat zich kan richten op de evolutionaire oorsprong van deze verwarrende structuren’, zegt hij.

Richard Essner van de Southern Illinois University denkt er hetzelfde over. Hij raadt aan om Ascaphus en Nieuw-Zeelandse oerkikkers te onderzoeken, omdat deze soorten zo’n 200 miljoen jaar geleden vertakten van andere kikkersoorten. Als deze ook de vezelige knieschijven hebben, dan versterkt dat het argument dat de eerste kikkers ze hadden, zegt hij.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Plaats een reactie