Een regenboog van gifkikkers

Pijlgifkikkers, wie herkent ze niet? Kleine schattige beestjes met enorme variatie aan kleuren. De ene kikker is neongeel, de andere juist oceaanblauw. Ondanks de mooie kleuren zijn deze kleine beestjes echter enorm giftig. Hoe komt het dat er zo veel variatie is in kleur van dezelfde diersoort en heeft die kleur dan ook een functie?

In de dierenwereld dient gif als zelfverdediging. Pijlgifkikkers (dendrobatidae) maken hetzelfde soort gif als giftige vogels, schorpioenen, spinnen en mieren. Dit gif bevat een alkaloïde die een werking uitoefent op de spanningsgevoelige ionkanalen. Het gif van de dendrobatidae is sterk genoeg om een werking uit te oefenen op muizen.

Gif

Het gif is afkomstig vanuit voeding. Dendrobatidae eten voornamelijk termieten, kevers, mieren en mijten. Mieren bevatten hierbij de volgende giftige stoffen: pyrrolizidines, indolizidines, pyrrolidines en piperidines. Kevers hebben de giftige stof tricyclische coccineline. Hoewel dit maar een paar genoemde giftige stoffen zijn, zijn er meer dan achthonderd verschillende alkaloïde stoffen gevonden op de huid van verschillende dendrobatidae. Een specifiek toxine van de dendrobatidae is echter batrachotoxine (BTX). BTX is een zeer giftige neurotoxine die werkt op de voltage afhankelijke natriumkanalen in de cel door daaraan irreversibel te binden tijdens de depolarisatie. Dit zorgt dat de voltageafhankelijke natriumkanalen niet meer dicht gaan en geen repolarisatie meer plaatsvindt. Hierdoor ontstaan samentrekkingen van spieren die leiden tot stuiptrekkingen, evenwichtsstoornissen, uitputting, dyspneu, hypotensie, hypoxie, hartritmestoornissen en uiteindelijk de dood. BTX wordt gevonden in meerdere soorten, maar in hogere in de Phyllobates terribilis (golden poison frog), Phyllobates aurotaenia (Kokoe poison frog) en Phyllobates bicolor (black legged poison frog). Deze soorten krijgen de BTX via de de Choresinekevers uit de familie Melyridae. Dit is een keversoort die de stof batrachotoxine-A (BTX-A) kan maken. Bij de vogelsoort Pitohui die hetzelfde BTX heeft als de Phyllobatessoorten wordt BTX-A omgezet in BTX nadat de Choresinekevers zijn genuttigd. Bij de Phyllobatessoorten is het mechanisme achter de omzetting van BTX-A in BTX nog niet bekend.

Geschiedenis van de pijlgifkikkers

Ongeveer tienduizend jaar geleden zagen de verschillende dendrobatidae er uniform uit. Door de toegenomen zeespiegel zijn echter in hun territorium meer eilanden ontstaan. Door de isolatie ontstonden verschillende habitats met elk eigen predators. Molly Cummings onderzocht hoe hieruit zo veel verschillende kleuren zijn ontstaan. Zij ontdekte een verband tussen het gif van de kikkers en hun opvallende kleur. Hiermee geven de dendrobatidae een signaal dat de predators uit de buurt moeten blijven. Volgens Cummings’ theorie werkt dit voor zowel de dendrobatidae als voor de andere niet opvallende kikkers. Hoe meer gif, hoe beter de kikker opvalt en dus ook hoe meer het signaal wordt afgegeven dat de kikker giftig is. Aan de andere kant staat de kikker die geen gif heeft. Deze valt minder op en zou dus ook op deze manier een hogere kans van overleven hebben. Om deze theorie te bevestigen namen Cummings en haar team van tien verschillende kleurvormen van de Oophaga pumilio (vroeger Dendrobatus pumilio) levend in Bocas del Toro Archipelago in Panema monsters uit de huid. Voor elke kleur nemen ze een monster van twee vrouwtjes en drie mannetjes. Ook zijn ter controle vier monsters genomen van de niet toxische kikker Allobates talamancae. De kleur van elke O. pumilio is vervolgens gemeten middels een spectrometer waarmee de golflengte van de kikker de indicatie was voor kleurbepaling. Het gif van de kikkers is ingespoten in slapende muizen. Vervolgens werd gemeten hoe lang het duurde voordat een muis weer ging slapen. Hoe langer dit duurde, hoe meer effect het toxine heeft. Dit leidde bij sommige muizen tot piloerectie, ongecontroleerde bewegingen, ataxie en spasme. Ook bleek dat hoe intensiever de dorsale kleur van de kikker, hoe heftiger het toxine werkte. Er bleek echter geen verband tussen de ventrale kleur en de werking van het toxine. De kleurintensiteit werd bepaald door middel van de individuele helderheid score van de onderzoekers en door die van vogels, krabben en slangen. Vogels zagen het sterkst een contrast tussen de omgeving en de kleur van de kikker. Voor krabben geldt dat giftige kikkers alleen te onderscheiden waren tegen een bruine achtergrond en bij slangen geldt dat de kleur van de kikker niet bijdroeg aan het onderscheiden tussen giftige en niet giftige kikkers. Uit het onderzoek is gebleken dat het contrast voor vogels het belangrijkste waarschuwingssignaal is. Voor krabben en slangen is het proces van gifselectie nog niet bekend. Mogelijk speelt geur een rol bij slangen.

Partnerselectie

Zoals eerder is beschreven, bieden kleuren voor kikkers een signaal waarmee hun overlevingskans wordt vergroot. Kleuren bieden niet alleen een voordeel via natuurlijke selectie, maar er vindt ook seksuele selectie plaats via de keuze van het vrouwtje of via man-man competitie. Om te kijken welke kleur invloed had op de partnerkeuze van de vrouw is een experiment gedaan met de hierboven beschreven Oophaga pumilio. Deze soort kent een enorme variatie van kleur kan zelf ook daadwerkelijk kleuren waarnemen. Bij dit experiment van Molly Cummings zijn vrouwtjes gehaald uit Panama. Mannetjes werden uit verschillende gebieden verkregen. Door de vrouwtjes in een bak te zetten met twee mannetjes kon worden vastgesteld welk mannetje ze aantrekkelijker vonden. De eerste conclusie was dat als mannetje en vrouwtje niet verschilden wat betreft de dorsale kleur, de kans dat het vrouwtje dat mannetje kiest groter is. De verwachting dat vlekken op de dorsale kleur ook een rol spelen, bleek niet uit te komen. Het gaat hier geheel om de kleuren die aanwezig zijn op de dorsale kant. De ventrale kleur heeft geen invloed op de partnerkeuze. De tweede conclusie was dat geluid een rol speelt. Tijdens het experiment werd gemeten hoe vaak de mannetjes van O. pumilio een geluid maakten naar het vrouwtje. Hieruit bleek dat de mannetjes die uit dezelfde omgeving kwamen als het vrouwtje, vaker een geluid maakten waarmee een preferentie ontstond van het vrouwtje voor dat mannetje.

Conclusie

De dendrobatidae zijn één van de giftigste dieren van de wereld. Hoewel hun alkaloide gif een neurotoxine is, zijn er verschillende soorten giffen in de dendrobatidae te vinden. Een specifiek gif is de BTX dat gevonden wordt in de Choresinekevers. Uit het eerste experiment van Cummings bleek dat hoe intensiever de dorsale kleur, hoe giftiger de kikker is. Met de felle kleuren ontstaat een waarschuwingssignaal voor predators. Niet alle dieren kunnen deze kleuren echter zien als een waarschuwing. Krabben kunnen het signaal alleen onder bepaalde omstandigheden zien en slangen hebben mogelijk een reuksignaal in plaats van een visueel signaal. De felle kleuren bieden dus bescherming voor de kikker. Ook voor de partnerkeuze is de kleur handig. Uit een het onderzoek van Cummings bleek dat vrouwtjes van Oophaga pumilio een partnerkeuze maken afhankelijk van de dorsale kleur.

Tekst Donny Rigterink, redacteur Archaeopteryx

Om te kunnen reageren op een bericht dient u ingelogd te zijn.


Inloggen