Vijfenzestig jaar geleden, op het hoogtepunt van de Koude Oorlog, bracht de Amerikaanse regering een korte animatiefilm uit over wat Amerikanen zouden moeten doen in geval van een nucleaire aanval. De film speelde als hoofdrolspeler misschien wel het beroemdste voorbeeld van een dier met de neiging om te 'bukken en te bedekken': de omzichtige, beschermende schildpad.
gerelateerde inhoud
- Waarom de schildpad een shell heeft gegroeid - het is meer dan veiligheid
- Dit oude wezen laat zien hoe de schildpad zijn schelp kreeg
- Waarom de Leatherback Turtle een dakraam in zijn hoofd heeft
Het is misschien niet de slanke bladplukker van de giraf of de elastische hoofdspinner van de uil, maar de intrekbare nek van de schildpad is niets om te spotten. Wanneer het gevaar toeslaat, gebruiken schildpadden hun flexibele nek om hun hoofd veilig terug te trekken in hun schildachtige schelpen. Evolutionaire onderzoekers zijn er al lang van uitgegaan dat schildpadden deze truc ontwikkelden als bescherming tegen roofdieren, maar nieuw onderzoek suggereert dat het oorspronkelijke doel waarschijnlijk geen verdediging was, maar voedsel.
Platychelys oberndorferi was een soort schildpad die ongeveer 150 miljoen jaar geleden in Midden-Europa leefde, slechts een paar miljoen jaar nadat de schildpadden zich ontwikkelden. Hij was ongeveer 1 tot 2 voet lang en kwam waarschijnlijk thuis in de wetlands en meren van de warme Jura-aarde. De overeenkomsten met de meerderheid van de moderne schildpadden eindigen daar echter, volgens Jurassica Museum-paleontoloog Jérémy Anquetin, hoofdauteur van een studie die gisteren is gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports .
"Deze Jurassic-schildpad is eigenlijk heel bizar als je ernaar kijkt", zegt Anquetin, verwijzend naar een schaal bestaande uit scherpe knoppen en een brede schedel met ogen dicht bij de neus. P. oberndorferi fossielen zijn zeldzaam; Anquetin zegt dat hij en zijn team toevallig het fossiel tegenkwamen dat in hun studie werd gebruikt, toen een exemplaar uit 1862 werd teruggebracht naar een museum in Basel, Zwitserland, uit New York.
Meest toevallig had dit fossiel de delicate botten van de wervels van de schildpad behouden, waardoor het team de kans kreeg om zijn skeletstelsel te vergelijken met de schildpadden van vandaag.
Moderne schildpadden zijn verdeeld in twee brede groepen op basis van hoe ze hun nek intrekken: pleurodires, die hun nek draaien om hun hoofd zijwaarts in hun schelp te trekken, en cryptodires, die hun hoofd recht in hun schelp trekken. Pleurodires lijken meer dan 200 miljoen jaar geleden te zijn geëvolueerd, waarbij cryptodires ongeveer 165 miljoen jaar geleden vertrokken zijn.
Gebaseerd op de vorm van zijn schedel en het aantal wervels, is P. oberndorferi al lang geclassificeerd als een pleurodire. Maar toen Anquetin en zijn medewerkers de uitgestorven wervel van de schildpad modelleerden, en iets raadselachtig vonden. "Ze waren gevormd zoals ze zouden moeten zijn in een andere groep schildpadden, " zegt Anquetin, verwijzend naar de cryptodire-achtige wervels. "We hadden niet verwacht zoiets te vinden."
De wervels van P. oberndorferi waren zo gevormd dat de schildpad zijn hoofd gedeeltelijk recht naar achteren in zijn schelp kon trekken - niet naar de zijkant, zoals pleurodires. Het gedeeltelijke deel is de sleutel, zegt Anquetin. Gedeeltelijke terugtrekking van het hoofd biedt geen beschermende voordelen, omdat een roofdier gemakkelijk het gekrulde, kwetsbare hoofd van de schildpad kan bereiken en aanvallen. Dus het idee dat dit soort terugtrekking van het hoofd zou kunnen zijn geëvolueerd voor verdediging, sloeg niet op.
"[Dit] moest om een reden evolueren, " zegt Anquetin. "We begonnen naar een reden te zoeken."
Een reconstructie van hoe Platychelys oberndorferi er in het leven uitzag. (Patrick Röschli / Wetenschappelijke rapporten) Een aanwijzing kwam in de vorm van twee moderne dubbelgangers van P. oberndorferi - de mata mata-schildpadden van Nieuw-Zeeland en de brekende schildpadden van Noord-Amerika, die beide ook de puntige schelpen hebben die op P. oberndorferi zijn gevonden. Deze schildpadden evolueerden onafhankelijk van elkaar aan weerszijden van de wereld. En toch gebruiken beiden hun nekterugtrekvermogen niet alleen voor bescherming, maar ook voor de jacht. Ze vertegenwoordigen een voorbeeld van convergente evolutie - twee niet-verwante soorten die hetzelfde gedrag of dezelfde fysieke eigenschap ontwikkelen.
Schildpadden zijn misschien stereotiep als langzame, herbivore wezens, maar deze twee soorten lanceren hun nek gewelddadig naar voren om prooien aan te vallen. (Op dezelfde manier valt de brekende schildpad berucht naar voren om kleine vissen te vangen met de druk van zijn krachtige kaken). Om vaart te maken en hun slachtoffers te verrassen, lanceren de twee soorten hun teruggetrokken hoofd vanuit hun schelp.
Anquetin vermoedt dat P. oberndorferi een geval is van de vroege evolutie van dit vermogen. Omdat gedeeltelijke terugtrekking deze schildpad niet zou helpen zichzelf te beschermen, is het veel logischer dat het de eigenschap heeft ontwikkeld om op anderen te jagen. Als ze hun nek gedeeltelijk kunnen intrekken zoals P. oberndorferi, zouden ze met meer kracht op de prooi kunnen toeslaan.
Dit zou ook logisch zijn voor de evolutie van nekretractie in andere moderne cryptodires, voegt Anquetin toe.
Evolutie werkt vaak om coöpteren van functies die zijn geëvolueerd voor een doel voor een drastisch andere, in een proces dat bekend staat als exapation. Bijvoorbeeld, zegt Tyler Lyson, curator van gewervelde paleontologie in het Denver Museum of Nature and Science, vogelveren werden oorspronkelijk gebruikt om de lichaamstemperatuur te reguleren, maar speelden later een cruciale rol bij het vliegen.
Evenzo is het extra voordeel van het terugtrekken van de schildpad nek waarschijnlijk geëvolueerd uit dit gedeeltelijke punt, zegt Anquetin. Vanwege de aanzienlijke fysieke veranderingen die nodig zijn om een schildpad zijn nek volledig terug te laten trekken, heeft het proces van het ontwikkelen van dat vermogen waarschijnlijk zeer lang geduurd. "Ze kunnen niet in één nacht verschijnen, " zegt hij.
Brad Shaffer, een evolutiebioloog aan de Universiteit van Californië in Los Angeles, denkt dat Anquetin en zijn medewerkers een beetje "de enveloppe" duwen met hun vertrouwen in hun hypothese. Shaffer zegt met name dat hij niet zeker is over de hoeveelheid extrapolatie van een gedeeltelijk fossiel die nodig is om tot een conclusie te komen in deze studie.
"Gezien het feit dat er slechts twee nekwervels zijn, doen ze ontzettend veel aan reconstructie", zegt Shaffer, die niet betrokken was bij de nieuwe studie. Hij voegt er echter aan toe dat de theorie hopelijk meer discussie op gang zal brengen op het gebied van schildpadonderzoek en dat het de discussie onder onderzoekers bevordert over hoe rigide de grens tussen pleurodires en crytodires-schildpadden eigenlijk is.
"Die vroege schildpadden - ze waren een beetje aan het experimenteren", zegt Shaffer.
Met zo'n beperkte verzameling goed bewaarde vroege schildpadfossielen, zegt Anquetin dat hij niet verwacht dat hij nog veel studies over dit aspect van de evolutie van schildpadden zal kunnen doen. Maar hij voorspelt dat biologen nu in staat zullen zijn om het verschillende voedingsgedrag van moderne schildpadden te bestuderen en te zien hoe hun nekanatomieën zich verhouden. Shaffer is het ermee eens dat analyses van hoe schildpadden nekretractie gebruiken "over de schildpaddenboom van het leven" zullen helpen een beter beeld te schetsen van hoe deze eigenschap is geëvolueerd.
"Er moet in het begin een andere verklaring zijn dan bescherming", zegt Anquetin. "Mensen zullen nu moeten onderzoeken."
