Er komen voortdurend alternatieven voor koemelk bij. Er is havermelk, er is geitenmelk en nu is er zelfs amfibieënmelk (hoewel je die niet in de winkelschappen zult vinden). Een team van Braziliaanse biologen heeft pootloze, ondergrondse amfibiemoeders gedocumenteerd die een melkachtige vloeistof produceren – boordevol vet en koolhydraten – voor hun nakomelingen. Het onderzoek werd op 7 maart gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap is het eerste bekende voorbeeld van een amfibie die eieren legt en zijn baby’s van “melk” voorziet. De bevindingen onthullen nieuwe lichaamsfuncties en mogelijk complexe communicatie bij een weinig bestudeerde dierenfreak.
Een niet-zuivel ontdekking
Over het algemeen wordt melk geassocieerd met zoogdieren. Het woord ‘zoogdier’ komt immers uit het Latijn mama voor “borsten”, een verwijzing naar de melkproducerende borstklieren van onze taxonomische klasse. Maar zoogdieren zijn niet de enige groep dieren die hun baby’s gespecialiseerde afscheidingen voeden. Duiven, pinguïns en flamingo’s hebben “kweekmelk” – een schuimige substantie die door oudervogels van beide geslachten wordt gemaakt in de binnenkant van hun spijsverteringskanaal. Sommige spinnen en kakkerlakken produceren ook melk voor hun veelpotige jongen. Voer caecilians in, wormachtige verwanten van kikkers, padden en salamanders die voornamelijk in tropische gebieden leven.
Geringde wormsalamanders (Siphonops annulatus) zijn een van de ongeveer 220 bekende soorten caecilians wereldwijd en zijn de nieuwste toevoeging aan de lijst van dieren die kunnen melken. Vreemde, bijna blinde organismen leiden een geheimzinnig leven onder de grond en bladeren van Zuid-Amerikaanse bossen en graslanden. “Ze zijn een van de minst goed begrepen gewervelde dieren, omdat de toegang tot deze dieren erg moeilijk is”, zegt Carlos Jared, senior auteur van de studie en integratief bioloog aan het Butantan Instituut in Sao Paulo, Brazilië. Maar de moeite is de moeite waard, voegt hij eraan toe, omdat caecilians een ‘verrassingsdoos’ zijn, die voortdurend onverwachte biologische lekkernijen aanbiedt.
Door jaren van zorgvuldige studie, verzameling en observatie in het wild en in het laboratorium hebben Jared en zijn collega’s het onbekende onder de knie gekregen om een aantal opmerkelijke ontdekkingen te doen over S. annulatus. Ze hebben onlangs ontdekt dat amfibieën hun jongen voeden met een stroperige, heldere vloeistof ‘met de consistentie van honing’, zegt Jared. Geringde caecilians scheiden deze voedzame melk af via hun “ventilatieopeningen” – een multifunctionele opening aan de achterkant van het lichaam waar ook afval en eieren vrijkomen. Met andere woorden: deze gewervelde wormen voeden hun nakomelingen met melk uit hun kont.
“Het is een opwindende ontdekking van ongelooflijk interessante reproductieve aanpassingen”, zegt Marvalee Wake, een integratieve bioloog aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Wake was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek, maar hij bestudeerde de wormsalamanders uitgebreid en schreef een perspectiefartikel bij het onderzoek Wetenschap. De bevinding “daagt bestaande inzichten in de evolutie van ouderlijke zorg uit”, schrijft ze in de notitie.
Toegewijde ouders
Sommige caecilians bevallen levend, maar geringde caecilians leggen eieren. Moeders bewaken hun nest zorgvuldig. Zelfs nadat de jongen uit het ei zijn gekomen en kleine, slijmerige kronkels zijn geworden, blijft moeder ongeveer twee maanden aan ouderlijke zorg besteden, waarbij ze voedsel achterlaat om ervoor te zorgen dat de baby’s goed gevoed worden. Eerder onderzoek door Jared en anderen heeft enkele van de onorthodoxe opvoedingsmethoden van Geringde Caecilians gedocumenteerd. Tijdens het grootbrengen van nakomelingen verandert de huid van moeders van amfibieën van kleur, waardoor een vette buitenlaag ontstaat. De nakomelingen gebruiken speciale tanden om het als maaltijd af te schrapen.
(“Het doet geen enkele schade aan de moeder”, legt Marta Antoniazzi uit, co-auteur van de nieuwe studie en eerder werk over huidvoeding, en onderzoeker aan het Butantan Instituut.) Maar met het nieuwe onderzoek is het duidelijk dat wormsalamanders hebben meer dan alleen maar huid in het spel: ze produceren een extra, energie-dure voedselbron. Volgens het onderzoek verliezen vrouwtjes gemiddeld 30% van hun lichaamsgewicht om hun jongen te voeden.
Voortbouwend op eerdere observaties dat wormsalamanders veel tijd rond de ventilatieopening van hun moeder doorbrengen, verzamelden Jared, Antoniazzi en hun medeonderzoekers 16 vrouwelijke wormsalamanders en hun jongen onder de bosbodem van cacaoplantages. Het opgraven van het studieobject was ‘moeilijk’ en vergde ‘veel geduld’, zegt Jared. In het laboratorium plaatsten ze de dieren in tanks die waren ontworpen om hun natuurlijke omgeving na te bootsen en plaatsten ze camera’s om ze vast te leggen S. annulatus’ ouderlijke verzorging. Ze bevestigden dat welpen afscheidingen uit de opening van de moeder binnenkrijgen en dat dergelijke voedingen meerdere keren per dag plaatsvinden – veel vaker dan wekelijkse huidvoedingen. Na elke melksessie worden de jongen minder actief en luieren rond “met hun buik omhoog, wat blijk geeft van verzadiging”, aldus het onderzoek.
Melkaanvoer in de caecilian Siphonops annulatus. Snelheid verhoogd met 600X. Krediet: Mailho-Fontana et al.
Door dunne weefsellagen van verschillende organen te analyseren, ontdekten biologen dat melk wordt geproduceerd door speciale klieren die alleen verschijnen tijdens de periode van ouderlijke zorg. Deze tijdelijke klieren worden gevormd in de huid van de eileider van caecilians – het equivalent van de eileider van zoogdieren.
Het is al tientallen jaren bekend dat sommige levendbarende caecilian-soorten een afscheiding in hun eileiders produceren om hun jongen intern te voeden, dankzij eerder onderzoek van Wake. Maar dat een eierleggende soort zoiets doet, is verbazingwekkend. “Het dogma, gebaseerd op alle bekende soortgelijke soorten, is dat zelfs als de leggende moeder enige zorg verleent of een tijdje bij de jongen blijft, een dergelijke voorziening niet bestaat”, zegt Wake. “Overschakelen naar iets dat de dragers doen is echt nieuw”, voegt ze eraan toe.
Nog meer verrassingen
Ter beoordeling S. annulatus’ Afhankelijk van de samenstelling van de melk hebben de wetenschappers het vocht uit vijf caecilian-moeders gehaald met zorgvuldige massages en met behulp van de zwaartekracht, zegt Pedro Mailho-Fontana, hoofdauteur van de studie en een andere onderzoeker aan het Butantan Instituut. Meerdere analyses brachten de aanwezigheid van koolhydraten en vet aan het licht. (Hoewel de melk van geringde wormsalamanders geen eiwitten bevat, vult de huid van de moeder dit voedingstekort op, zegt Antoniazzi.) Volgens het onderzoek vormen twee soorten vetzuren, palmitinezuur en stearinezuur, meer dan 90% van het totale melkvet van de wormsalamander. De drie belangrijkste vetzuren in amfibiemelk vormen ook een aanzienlijk deel van de samenstelling van koemelk.
Toen vingen de camera’s nog een verrassing. Welpen maken klikkende en kronkelende geluiden bij de opening voordat ze zich voeden met melk, zegt Mailho-Fontana. Hij en zijn collega’s ontdekten dat deze geluiden en bewegingen in frequentie pieken vlak voordat de melk vrijkomt, wat erop wijst dat de nakomelingen bedelen en dat de moeder reageert. “De meeste amfibiebiologen zijn behoorlijk conservatief als het gaat om het claimen van communicatie, maar het is vrij plausibel op basis van de opnames van dit team”, zegt Wake. Dit soort vocale foerageeractiviteiten zou uniek zijn onder amfibieën, merkt ze op – gewoon een andere manier waarop deze bizarre dieren opvallen.
Wat voor ons ligt
De wetenschappers hopen aanvullend onderzoek uit te voeren dat de vocalisaties van de nakomelingen verder zal onderzoeken. Wake zou graag zien dat er aanvullend onderzoek wordt gedaan naar de hormonale signalen die de caecilian-moeder voorbereiden op ouderlijke zorg. “We moeten nog veel ontdekken over deze dieren”, zegt Jared. Zelfs met deze nieuwe reeks bevindingen blijft er nog zoveel onbekend. Misschien kunnen gravende amfibieën, zoals Jared suggereert, een sleutelrol spelen als bodemingenieur: ze helpen planten groeien. Misschien hebben we de caecilians te danken voor onze chocoladerepen, terwijl ze zich een weg banen door de cacaoplantages.
Dat wetenschappers nog steeds zulke fundamentele dingen over de biologie van gewervelde dieren ontdekken, bewijst: ‘we moeten meer weten over de biologie van elke soort op aarde’, zegt Wake. “In het licht van de klimaatverandering en de aanpassing van habitats moeten we weten wat we doen met onze ecosystemen – ons draagvlak.” Geringde caecilians doen er alles aan om hun jongen te ondersteunen, en daarbij zijn ze een onontkoombaar onderdeel van het delicate web dat ons allemaal ondersteunt.