Een van de grootste uitdagingen van het leven op land is het kwijt raken van koolstofdioxide. Gelukkig hoeven wij daar alleen maar voor te ademen. Maar de eerste viervoeters die 385-365 miljoen jaar geleden het land op kwamen leefden nog half in het water en hadden daardoor slechts primitieve longen. Via hun huid raakten ze het koolstofdioxide ook niet kwijt omdat ze te groot waren. Grote dieren hebben geen gunstige verhouding van huidoppervlakte ten opzichte van hun lichaamsvolume en kunnen dus niet, zoals bijvoorbeeld salamanders, alleen via hun huid ademen. Daarnaast zaten hun ribben vast en was de borstkas niet beweeglijk zoals bij ons. Hierdoor hoopte koolstofdioxide makkelijk op in hun bloed. En als koolstofdioxide ophoopt in het bloed, lost het op in water waardoor er koolzuur ontstaat. Wanneer de dieren zich inspanden, zorgde melkzuur nog eens voor extra zuur bloed.
Bot kan dit probleem verholpen hebben. En er zijn dieren die hier nog steeds gebruik van maken. Wanneer een zeeschildpad voor langere tijd onder duikt, komt er geen nieuwe zuurstof zijn lichaam binnen, maar er hoopt zich wel langzaam koolstofdioxide op. Om dat te compenseren verlaten calcium- en magnesiumionen het bot van zijn schild om de zuren in het bloed te neutraliseren.
Bot met groeven
Christine Janis van Brown University en Amerikaanse en Duitse collega’s denken nu dat de eerste viervoeters op het land hier ook gebruik van hebben gemaakt. Zij onderzochten fossielen van vroege viervoeters en ontdekten dat het bot in de huid van deze dieren heel complex was en veel groeven bevatte. Door het bot onder de microscoop te bekijken konden de onderzoekers achterhalen dat er waarschijnlijk veel bloedvaten in uitkwamen. Hierdoor kunnen de eerste viervoeters hetzelfde trucje uit hebben gehaald als schildpadden nu nog steeds doen. Ze konden daardoor extra lang op het land blijven voordat ze het water terug in moesten om het koolstofdioxide definitief kwijt te raken via diffusie.
Hoe kleiner, hoe minder
Het team vond steun voor hun idee toen ze fossielen van verschillende soorten bekeken. Ze zagen dat hoe kleiner de beesten waren, hoe minder of zelf geen bot er in de huid aanwezig was. Kleine dieren konden hun koolstofdioxide waarschijnlijk nog via de huid kwijt. Daarnaast hadden dieren die nog voornamelijk in water leefden, zoals de één meter lange Whatcheeria, ook bijna geen botstructuren in hun huid. Terwijl zijn familielid Pederpes, die voornamelijk op het land zat, veel meer botstructuren had. Ook zagen ze dat dieren die hun borstkas wel konden bewegen, zoals de anthracosaurus, minder bot in hun huid hadden.
De volgende onderzoeksstap zal zijn om te kijken hoe reptielen die nu nog leven hun bot als anti-verzuringsmiddel gebruiken. Die structuren die daar aan te pas komen willen de onderzoekers vervolgens proberen te vinden bij fossielen van vroege landdieren.
Bron:
Christine M. Janis, Kelly Devlin, Daniel E. Warren and Florian Witzmann, ‘Dermal bone in early tetrapods: a palaeophysiological hypothesis of adaptation for terrestrial acidosis’, Proceedings of the Royal Society B, 25 april 2012
Lees meer over het eerste landleven op Kennislink
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/paleontologie.atom", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}