De Surinaamse pad is bijna blind. Toch kan dit dier zelfs kleine bewegingen van prooien feilloos volgen.
De Surinaamse pad (Pipa pipa) ziet er op het eerste gezicht niet uit als een hele indrukwekkende jager: de platte kikker leeft in het troebele water van het Amazone- en Orinocogebied en heeft piepkleine ogen. Toch weet de pad razendsnel kleine vissen te grijpen. Biologen van de University of California, Los Angeles (UCLA) hebben nu ontdekt hoe hij dat voor elkaar krijgt. De opvallende, stervormige vingertoppen van het dier blijken zeer gevoelige tastorganen te zijn. Ze voelen zelfs de veranderingen in het water die een vis veroorzaakt voordat die vis de kikker aanraakt. De studie verscheen in het Journal of Comparative Physiology A.
Bijzondere manier van jagen
De manier waarop de Surinaamse pad jaagt is bijzonder. Het dier ligt stil op de bodem en houdt zijn voorpoten voor zich uit, met de vingers gespreid. Zodra een kleine vis dichtbij genoeg komt opent de kikker razendsnel zijn bek. Daarbij ontstaat zuigkracht, waardoor de prooi naar binnen wordt gezogen. Het hele proces duurt slechts enkele honderdsten van een seconde.
Dat roept een belangrijke vraag op: hoe weet de kikker wanneer hij moet toeslaan? Zicht lijkt daarbij weinig te helpen: het water waarin de soort leeft is vaak donker en troebel. Bovendien zijn de ogen van de kikker klein en niet ideaal voor het nauwkeurig volgen van een prooi.
Het antwoord blijkt letterlijk aan zijn vingers te zitten. Elke vinger eindigt in vier kleine ‘sterretjes’. Die delen zich aan het uiteinde op in vier lobben. Onder een elektronenmicroscoop zagen de onderzoekers dat deze lobjes dicht bedekt zijn met vier kleine, koepelvormige bobbeltjes, zogenoemde papillen. Wij kennen papillen vooral van onze tong, maar papillen kunnen ook iets anders dan dingen proeven: ze kunnen ook de huid gevoeliger maken voor aanraking.
Kleine antennes
Onderzoeker Duncan Leitch kreeg het idee om de vingertoppen nader te bekijken na het lezen van een oude anatomische beschrijving. “Ik las dat de vingers zich eerst in vier delen splitsen en dat elk van die delen opnieuw in vieren splitst”, zegt hij. “Het leek mij meteen mogelijk dat deze lobben een beetje werken als antennes, die de kikker uitsteekt om de ruimte om zich heen te voelen.”
Om dat idee te testen raakten de onderzoekers verschillende delen van de voorpoten aan met zeer dunne, gekalibreerde draadjes. Daarmee konden ze precies bepalen hoeveel kracht nodig was voordat zenuwen reageerden. De vingertoppen bleken veruit het gevoeligst: ongeveer net zo gevoelig als onze vingertoppen.
Een deel van die zenuwen reageerde bovendien niet alleen op directe aanraking. Ze sloegen ook aan wanneer onderzoekers water langs de vingertoppen lieten stromen. Dat is belangrijk, omdat een zwemmende vis voortdurend kleine drukgolven en stromingen in het water veroorzaakt. De kikker lijkt die verstoringen met zijn vingers te kunnen opvangen.
Leestip: Zelfs boomkikkers raken overweldigd als ze te veel keuze hebben
Dat bleek ook uit gedragsexperimenten. De onderzoekers filmden 210 vangpogingen met een hogesnelheidscamera die duizend beelden per seconde maakte. Ze bekeken de dieren bij normaal licht, in het donker met infraroodlicht en onder omstandigheden waarin ook het zijlijnorgaan tijdelijk was uitgeschakeld. Dat zijlijnorgaan helpt waterdieren normaal gesproken om bewegingen en drukverschillen in het water waar te nemen.
Zelfs zonder zicht en zonder een werkende zijlijn konden de kikkers hun prooi nog vaak succesvol grijpen. Gemiddeld begonnen ze de zuigbeweging wanneer een vis zich nog ongeveer 5 millimeter van een vinger bevond. In ruim 73 procent van alle vangpogingen had de vis de kikker op dat moment nog helemaal niet aangeraakt. Dat maakt het waarschijnlijk dat de vingertoppen de beweging van het water rondom een naderende vis kunnen oppikken.
Wat er in het brein gebeurt
Nog opvallender is wat er in het brein gebeurt. De onderzoekers brachten in kaart hoeveel ruimte in de hersenen wordt gebruikt voor het verwerken van tastinformatie uit de verschillende delen van de voorpoot. De vingertoppen bleken ongeveer 34 procent van het gebied voor de hele voorpoot in te nemen, terwijl ze minder dan 8 procent van het huidoppervlak vormen. Ze zijn in de hersenen dus een heel stuk sterker vertegenwoordigd dan je op basis van hun grootte zou verwachten.
Tot nu toe waren zulke sterke tast-specialisaties vooral bekend bij zoogdieren, zoals de stermol. Die gebruikt zijn bijzondere neus om razendsnel zijn omgeving af te tasten. De verwerking van die tastinformatie gebeurt in de neocortex, een hersengebied dat alleen bij zoogdieren voorkomt. De Surinaamse pad heeft dus geen neocortex. In plaats daarvan vindt de tastverwerking vooral plaats in een deel van de middenhersenen.
Dat kan iets vertellen over de evolutie van zintuigen. “Het lijkt erop dat zoogdieren sommige eigenschappen voor het verwerken van zintuiglijke informatie delen met amfibieën, waarvan ze evolutionair gezien heel lang geleden zijn afgesplitst”, zegt Leitch. “Waarschijnlijk is het tastsysteem veel ouder en algemener dan we eerder dachten.”
De vondst laat daarmee zien dat evolutie verschillende dieren een vergelijkbare oplossing kan geven voor hetzelfde probleem. Als een klein deel van het lichaam cruciaal is om voedsel te vinden, kan dat stukje huid extra gevoelig worden en een bijzondere rol krijgen. Bij de Surinaamse pad zitten die kostbare vierkante millimeters precies waar hij ze nodig heeft: aan het uiteinde van zijn vingers.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Wat een verdwenen knoflookpad ons vertelt over het vroegere klimaat van Los Angeles en Waarom sommige padden een dodelijke schimmeluitbraak wel overleven . Of lees dit artikel: Wetenschappers vinden nieuwe kikker in een bos dat elk jaar overstroomt .
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
