Nabelschild der Afrikanischen Stachelratte

Stachelmäuse produzieren unter der Haut ihres Schwanzes Knochenplatten, sogenannte Osteoderme, die sich bei einem Angriff des Tieres lösen und ihm so eine schnelle Flucht ermöglichen. Bildnachweis: Edward Stanley

Im Gegensatz zu Krokodilen, Schildkröten, Eidechsen, Dinosauriern und Fischen, die Knochenplatten und Schuppen besitzen, haben Säugetiere den Panzer ihrer Vorfahren schon lange durch eine isolierende Haarschicht ersetzt.

Gürteltiere, die einen defensiven, saftigen Panzer aus überlappenden Knochen haben, gelten als die einzige lebende Anomalie. Allerdings wurde in der Fachzeitschrift eine neue Studie veröffentlicht iScience Überraschenderweise wurde gezeigt, dass afrikanische Stachelmäuse ähnliche Strukturen unter der Haut ihres Schwanzes erzeugen, die bisher weitgehend unentdeckt waren.

Die Entdeckung wurde während einer routinemäßigen CT-Untersuchung von Museumsproben für OpenVertebrate gemacht, einer Initiative zur Bereitstellung von 3D-Modellen von Wirbeltierorganismen für Forscher, Pädagogen und Künstler.

„Ich habe ein Mausexemplar aus dem Yale Peabody Museum gescannt und ihre Schwänze sahen ungewöhnlich dunkel aus“, sagte Co-Autor Edward Stanley, Direktor des Digital Imaging Lab am Florida Museum of Natural History.

Nehmen wir zunächst an, dass die Verfärbung durch einen bei der Probenkonservierung entstandenen Defekt verursacht wird. Doch als er einige Tage später die Röntgenbilder analysierte, fiel Stanley ein unverkennbares Merkmal auf, das ihm bekannt war.

„Meine gesamte Doktorarbeit konzentrierte sich auf die Entwicklung von Ostoderm bei Eidechsen. Nachdem die Probenscans verarbeitet worden waren, war der Schwanz deutlich mit Osteoderm bedeckt.“

Knochenstachelratten wurden bereits mindestens einmal beobachtet und vom deutschen Biologen Jochen Niethammer erwähnt, der in einem Artikel ihre Architektur mit mittelalterlichem Mauerwerk verglich. Veröffentlicht 1975. Niethammer interpretierte die Platten korrekt als eine Art Knochen, knüpfte jedoch nie an seine anfänglichen Beobachtungen an, und die Gruppe wurde jahrzehntelang weitgehend ignoriert – bis Wissenschaftler eine weitere Besonderheit entdeckten, die offenbar nichts mit Stachelmäusen zu tun hatte.

A Studie aus dem Jahr 2012 Diese bewährte Stachelratte kann verletztes Gewebe ohne Narbenbildung vollständig regenerieren, eine Fähigkeit, die bei Reptilien häufig vorkommt Wirbellosen Bei Säugetieren war es jedoch bisher nicht bekannt. Ihre Haut ist außerdem besonders empfindlich und reißt mit fast einem Viertel der Kraft, die nötig wäre, um die Haut einer gewöhnlichen Maus zu verletzen. Aber Stachelmäuse können doppelt so schnell heilen wie ihre nahen Verwandten.

In der Hoffnung, ein Modell für die Regeneration menschlichen Gewebes zu finden, machten sich die Forscher daran, die genetischen Wege zu kartieren, die Stachelmäusen ihre außergewöhnlichen Heilungsfähigkeiten verleihen. Einer dieser Forscher, Malcolm Madden, hatte zufällig ein Labor im Gebäude gegenüber von Stanleys Büro.

„Stachelmäuse können Haut, Muskeln, Nerven, Rückenmark und möglicherweise sogar Herzgewebe regenerieren, deshalb halten wir eine Kolonie dieser seltenen Kreaturen zu Forschungszwecken“, sagte Madden, Professor für Biologie an der University of California. Universität von Florida Der Hauptautor der Studie.

Madden und Kollegen analysierten die Entwicklung der Osteoderme von Stachelmäusen und bestätigten, dass sie tatsächlich denen von Gürteltieren ähneln, sich aber höchstwahrscheinlich unabhängig voneinander entwickelt haben. Osteodermie unterscheidet sich auch von den Schuppen von Schuppentieren oder den Federn von Igeln und Stachelschweinen, die aus Keratin bestehen, dem gleichen Gewebe, aus dem Haare, Haut und Nägel bestehen.

Es gibt vier Gattungen von Stachelmäusen, die alle zur Unterfamilie Deomyinae gehören. Abgesehen von den Ähnlichkeiten in DNA Und vielleicht konnten Wissenschaftler kein einziges gemeinsames Merkmal in der Form ihrer Zähne finden klassifizieren Es ist diese Gruppe, die es von anderen Nagetieren unterscheidet.

Da er vermutete, dass ihre Unterschiede nur tiefgreifend sein könnten, untersuchte Stanley weitere Museumsexemplare aller vier Rassen. Bei allen wurde festgestellt, dass die stacheligen Schwänze der Mäuse von derselben knöchernen Hülle bedeckt waren. Den engsten Verwandten von Deomyinae – den Rennmäusen – fehlten Osteoderme, was bedeutet, dass sich dieses Merkmal nur einmal bei den Vorfahren der früheren divergenten Stachelmäuse entwickelt hatte.

Das allgegenwärtige Vorkommen von Osteodermen in der Gruppe weist darauf hin, dass sie eine wichtige Schutzfunktion erfüllen. Aber was diese Funktion sein könnte, war angesichts einer weiteren merkwürdigen Eigenschaft von Stachelmäusen nicht sofort klar: Ihre Schwänze sind ungewöhnlicherweise abnehmbar. Schwanzverlust kommt bei manchen Stachelrattenarten so häufig vor, dass etwa die Hälfte aller Individuen einer bestimmten Gruppe in freier Wildbahn davon betroffen ist.

„Das war wirklich ein Rätsel“, sagte Stanley. Stachelratten sind dafür bekannt, dass sie ihren Schwanz entfernen können, was bedeutet, dass sich die äußere Hautschicht ablöst und Muskeln und Knochen zurückbleiben. In diesem Fall kauen die Tiere oft den Rest des Schwanzes ab.“

Trotz seiner Regenerationsfähigkeit ist das Schwanzwedeln ein Trick, den Stachelratten nur einmal ausführen können. Im Gegensatz zu einigen Eidechsen können sie ihren Schwanz nicht nachwachsen lassen, und nicht jeder Teil des Schwanzes lässt sich leicht ablösen.

Um herauszufinden, warum Nagetiere, die hinsichtlich der Beibehaltung ihres Schwanzes ambivalent zu sein scheinen, Schwierigkeiten haben, ihn mit einer Panzerung zu bedecken, wandten sich die Autoren an eine Gruppe Gecko-Tale-Fische aus Madagaskar. Den meisten Geckos fehlt die knöcherne Haut, aber wie der Name schon sagt, sind Fischgeckos mit dünnen, überlappenden Platten bedeckt und haben, wie Stachelmäuse, eine unglaublich empfindliche Haut, die bei der geringsten Provokation abblättert.

Laut Stanley fungierten die Osteoderme in Geckofischen und Stachelmäusen wahrscheinlich als eine Art Fluchtmechanismus.

„Wenn ein Raubtier in seinen Schwanz beißt, kann der Schild verhindern, dass die Zähne in das darunter liegende Gewebe eindringen und sich nicht trennen“, sagte er. Die Außenhaut und die dazugehörige knöcherne Hülle ziehen sich bei einem Angriff vom Schwanz zurück und ermöglichen der Maus eine schnelle Flucht.

Referenz: „Osteosteoclasts in the Spiny Mouse Mammal Acomys and the Independent Evolution of the Skin Shield“ von Malcolm Madden, Trey Polvador, Aroud Polanco, W. Brad Barbazok und Edward Stanley, 24. Mai 2023, hier verfügbar. iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.106779