Vanaf het moment dat dieren ogen ontwikkelden, werden jagers en prooien geboren. Dat had gevolgen voor de huid van alle dieren. Ze gingen bepantsering ontwikkelen in de vorm van een uitwendig skelet.
We schrijven een hete zomerdag, 520 miljoen jaar geleden. Het tijdperk dat we het Cambrium noemen. Op het land groeit niets, maar onder het wateroppervlak nabij de kust wemelt het van het leven. Kleine trilobietjes scharrelen over de bodem, op jacht naar andere kleine geleedpotigen. Ook zijn er grotere jagers op pad: Sidneyia, een soort platte kreeft, wandelt over de zeebodem met lange antennes en grijparmen. Odaraia, een vijftien centimeter lange tweekleppige die lijkt op een duikboot met negentig poten en reusachtige ogen, zwemt rond aan de oppervlakte op zoek naar iets lekkers, gestabiliseerd door een staartroer dat op dat van een vliegtuig lijkt.
Odaraia uit het Cambrium lijkt op een duikboot met negentig poten en reusachtige ogen.
By Qohelet12 - Own work, CC BY-SA 4.0We kennen de vorm van deze oerdieren in zoveel detail, omdat dieren in het Cambrium konden zien. In een blinde wereld kunnen geen roofdieren bestaan, op de tast jagen gaat veel te traag. Daar hebben we bewijs voor. Want deze blinde wereld heeft 115 miljoen jaar lang bestaan, vóór het begin van het Cambrium. In dit tijdperk, bekend als het Ediacarium, leefden er ook al meercelligen. Die hadden alleen nog geen ogen en zweefden daarom in alle rust langs elkaar heen. Op het moment in de evolutie dat dieren ogen krijgen, verandert er veel. Dieren ontdekken dat de ander verschalken veel efficiënter is dan filteren van water of grazen op de zeebodem. Daarmee zijn jagers en prooien geboren.
De drie biggetjes en hun exoskelet
En daarmee verandert ook de huid van alle dieren. In de blinde wereld van het Ediacarium was iedereen veilig, de huid was net zo zacht als het binnenste van de dieren op de zeebodem. Maar zodra dieren prooi worden, ontwikkelen ze al snel allerlei strategieën om niet verschalkt te worden. De belangrijkste daarvan is: bepantsering. Net zoals de drie biggetjes die van stro en hout overschakelden op een stenen huis om de grote boze wolf op afstand te houden, maken veel dieren een harde schil aan om te overleven. Een exoskelet.
Omdat een wereld met ogen minder veilig is, blijft deze paradoxaal genoeg veel beter bewaard in fossielen. Veel dieren in het Cambrium hebben een schild van chitine. Het is dat handige, harde organische stofje dat insecten, kreeftachtigen en spinnen nog steeds gebruiken om zichzelf vorm te geven. Andere dieren bouwen een skelet van kalk. In het blinde tijdperk waren dat soort pantsers niet nodig. Daarom hebben we heel lang gedacht dat er vóór het Cambrium geen meercellig leven was. Deze ‘dierloze’ periode werd daarom lange tijd aangeduid met de naam ‘precambrium’.
Dat hele concept viel op zijn gat in 1956, toen een vijftienjarige scholiere, Tina Negus, eigenaardige, varenachtige fossielen ontdekte in precambrisch gesteente in een bos in Leicestershire, Engeland. Omdat haar vondst niet paste in het wetenschappelijke beeld van toen, werd ze genegeerd. Pas toen een andere scholier de plek aan een plaatselijke hoogleraar geologie liet zien kreeg Tina gelijk.
Eerste stapjes op het land
De eerste dieren met harde exoskelet-huiden scharrelen al zo’n 50 miljoen jaar rond in zee, als korstmossen en planten in het Ordovicium aan hun verovering van het land beginnen. Weer tientallen miljoenen jaren later, in het Siluur, hebben die zoveel schaduw en vocht gecreëerd, dat de voorouders van duizendpoten het aandurven om hun eerste stapjes te zetten op het land. Tientallen segmentjes van verkalkt, chitine-achtig spul beschermen hen tegen uitdroging. De plantengroei op het land maakt het vasteland steeds leefbaarder. Spinnen, schorpioenen, en degenkrabben kruipen uit zee, beschermd door hun exoskelet. De eerste vierpotige amfibieën kruipen het land later op, in het Devoon, zo’n 360 miljoen jaar geleden.
De ‘huid’ van deze dieren en van hun eieren is niet meer dan een vliesje, zacht als kikkerdril. Dus ze zijn kwetsbaar voor uitdroging en moeten zich in het water hydrateren en voortplanten. Het land wordt pas definitief veroverd door vierpotige dieren, als ze een harde schil van kalk om het kikkerdril-vliesje vormen. Het eerste ei met vruchtwater en een harde schaal, dat op het land kan worden gelegd in plaats van in het water, verschijnt zo’n 310 miljoen jaar geleden, in het Carboon.
Amfibieën krijgen schubben, verharde schilfers huid, die hen helpen om veel meer water vast te houden. Zo ontstaan in het Perm reptielen.
En die schubben zijn dan weer makkelijk om te bouwen tot veren, je hoeft ze alleen een beetje ‘los te kammen’. Op 17 mei 2023 liet een onderzoeksgroep uit Geneve de wereld weten dat ze door één enkel gen te veranderen, de schubben op kippenpoten in veren hadden veranderd. Met reptielen, schubben en veren kom je al heel gauw bij dinosaurussen uit. Dinosaurushuid vanaf het Jura hebben we bij de vleet. Niet van alle dino’s, van T.Rex hebben we maar een paar kleine lapjes. Van Diplodocushuid daarentegen hebben we vele strekkende meters. En niet omdat die sauropoden zo groot zijn.
Afbeelding van Diplodocus
Heinrich Harder (1858-1935), Public domain, via Wikimedia CommonsUnieke eivormige schubben
Tessa Galagher, die de schubben van Diplodocus onderzoekt, legt me uit waarom: er is bijzonder veel Diplodocushuid bewaard gebleven in de Mothers Day groeve in Montana, VS, omdat daar massaal dieren gestorven zijn. “Volwassen dieren keerden tijdens het droge seizoen telkens naar dezelfde waterplas terug. De plas droogde uit en hun jongen stierven daar, omdat ze meer huidoppervlak per volume hebben en dus minder goed water vasthouden. Al die dode jonge dieren lagen maandenlang in de zon, tot hun huid leerachtig werd. Toen de regen eindelijk kwam, werden de uitgedroogde kadavers bedekt met sediment, waar geen zuurstof bij kon. Bacteriën braken zo de mummies niet af en ze werden gefossiliseerd. Waarschijnlijk dezelfde kudde Diplodocussen keerde meerdere jaren terug naar deze plek, waarbij hun jongen keer op keer stierven. ‘Mothers Day groeve’ is dus een beroerde naam.”
Galagher ontdekte zeer specifieke, verschillende soorten schubben op het lichaam van Diplodocus. Polygone (veelhoekige) schubben zijn inmiddels op vrijwel elke dinosaurussoort gevonden, inclusief moderne vogels. Maar Diplodocus heeft ook rechthoekige schubben, en eivormige. Rechthoekige schubben zien we nu ook nog rond het gewricht van poten van krokodillen. Maar die eivormige schubben heeft geen enkel modern dier. Galagher denkt dat deze schubben ooit sponzig waren. Ze zaten op de buik van de dieren, in de schaduw van het lichaam dus, en werkten als warmtewisselaar. Een spons- of boomachtige structuur geeft je namelijk maximaal veel huidoppervlak per inhoud.
Grote dieren, zoals olifanten, hebben verhoudingsgewijs een kleiner huidoppervlak, wat afkoeling moeilijker maakt.
ABresler101, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia CommonsNet als een Diplodocus
Diplodocussen zijn reusachtige dieren, die zomaar twintig ton wegen. Dat is meer dan drie keer een volwassen olifant. Als je zo’n groot volume hebt, heb je verhoudingsgewijs een steeds kleiner oppervlak, dus er is minder ruimte voor warmte-uitwisseling en afkoelen is moeilijker. Daarom hebben olifanten een rimpelige huid, net als een radiator, die ze extra activeren met koele modder. Hun enorme oren werken ook als warmtewisselaars. Olifanten flapperen veel met hun oren, om warmte te verliezen. Galagher denkt dat Diplodocus net zo’n soort koele luchtstroom creëerde over zijn huid, maar dan passief. De sponsachtige buikschubben gaven de koelere buik in de schaduw van het dier een veel groter oppervlak. Zo ontstond een mooie toevoer van koelere lucht over het lijf. Een natte buik zou dat effect sterk vergroten.
Hoe wij mensen eruitzien heeft ook alles te maken met warmte verliezen en met jacht en ogen. Zo’n 1,2 miljoen jaar geleden, bijna aan het einde van het voorlopige verhaal van meercellig leven, toen onze verre voorouders de koele, schaduwrijke bossen verlieten voor de hete savannes, verloren ze hun vacht, om te kunnen jagen zonder oververhit te raken in de hete graslanden tijdens de dag, zodat we onze prooi beter konden zien. Bovendien ontwikkelden onze zweetklieren zich om lichaamswater, samen met zout, als zweet naar de oppervlakte van de huid te brengen. Eenmaal aan de oppervlakte verdampt het water en koelt het ons lichaam af. Net als dat van een Diplodocus of een olifant, maar dan van binnenuit.