Nieuwe kikkersoort ontdekt in onderzoeksgebied KMDA

Wetenschappers van de Zoo van Antwerpen, het Natural History Museum London en het Museum für Naturkunde in Berlijn hebben tijdens een expeditie in Zuid Kameroen een nieuwe kikkersoort ontdekt. Het expeditiegebied in de periferie van het Dja Biosphere Reserve in het zuiden van Kameroen is gesitueerd rond het onderzoeksstation "La Belgique" van Projet Grands Singes, een conservatieproject van ons eigen CRC (Centre for Research and Conservation). De ontdekking werd uitgebreid beschreven in het laatste nummer van het wetenschappelijke tijdschrift Zootaxa.
Tijdens het veldwerk in het gebied waar PGS gorilla’s en chimpansees onderzoekt, verzamelden de expeditieleden enkele kleine kikkers die niet overeenkomen met eerder bekende soorten. De nieuwe soort, Phrynobatrachus ruthbeateae, vertoont een combinatie van unieke kenmerken en een kenmerkend kleurpatroon dat bestaat uit een zwart gezichtsmasker, een zwarte keel bij mannetjes, een witte keel met zwarte kaken bij vrouwtjes en een witte buik bij beide geslachten. De soort wordt verder gekenmerkt door het kleine formaat, het ontbreken van een hoorntje op het ooglid, zwarte stekels op voorste deel van de keel (de vocale zak) bij mannetjes, stekels op de flanken, de aanwezigheid van hechtschijven op de top van tenen en vinger. Uit DNA-analyses bleek dat de nieuwe soort duidelijk verschilt van 34 andere West-en Centraalafrikaanse soorten van het genus, en het meest lijkt op verschillende Phrynobatrachus soorten die bijna allemaal enkel voorkomen in Kameroen.

Mark-Oliver Rödel, Thomas Doherty-Bone, Marcel Talla Kouete, Peter Janzen, Katherine Garrett, Robert Browne, Nono Legrand Gonwouo, Michael F. Barej & Laura Sandberger (2012) A new small Phrynobatrachus (Amphibia: Anura: Phrynobatrachidae) from southern Cameroon. Zootaxa 3431: 54–68 (2012)

Nieuwe technologie om kikkers te redden

Voor het eerst kunnen we met succes amfibieën kweken uit bevoren zaadcellen, dankzij een verbeterde techniek om sperma te verzamelen en te cryopreserveren (het bewaren van levensvatbare lichaamscellen bij temperaturen onder min-200° celsius). Een nauwkeurig samengestelde cocktail van amfibiesperma kan zelfs na een lange periode in de diepvries nog voor gezonde nakomelingen zorgen. Dit alles dankzij een “vruchtbare” samenwerking tussen dr Robert Browne, wetenschapper van het Centre for Research and Conservation (CRC), de wetenschapscel van ZOO Antwerpen, en het Russische Institute of Cell Biophysics onder leiding van professor Edith Gakhova. Deze lente, tijdens de broedperiode van de bruine kikker (Rana temporario), werkte Robert Browne samen met zijn Russische collega’s om het nieuwe protocol voor cryopreservatie te ontwikkelen en te testen.
De onderzoekers werkten aan een eenvoudige methode om sperma te verzamelen door het injecteren van hormonen. Daarnaast ontwikkelden ze een nieuwe cocktail van sperma en chemische stoffen, de zogenaamde cryobeschermers, en verfijnden de techniek van invriezen en ontdooien van zaadcellen. Met een fantastisch resultaat: levend sperma met een hoog vruchtbaarheidsgehalte (zelfs na meerdere maanden bij min-200 graden) én succesvolle ontwikkeling van de dikkopjes. De weg is nu geëffend voor de oogst en cryopreservatie van spermacellen van verschillende bedreigde amfibieën, zowel in de natuur als in dierentuinen. De aanleg van een heuse spermabank voor amfibieën kan nu starten, en met dit protocol zijn we ervan verzekerd dat we het ingevroren vruchtbare materiaal kunnen ontdooien wanneer het nodig is.
Meer dan tweehonderd amfibiesoorten zijn er inmiddels al verdwenen van de aarde. Een amfibiespermabank voor kweekprogramma’s zou zeker verschillende soorten van de onderhang hebben kunnen redden. Kweekprogramma’s alleen zijn niet voldoende om de diertjes te redden, omdat we onmogelijk van alle soorten genoeg dieren veilig kunnen stellen in dierentuinen. Met deze nieuwe techniek kunnen we het aantal amfibieen dat we in dierentuinen zouden moeten kweken fel verminderen.
Russische onderzoekers hebben in 1996 de eerste kikkervisjes met diepgevroren sperma van gestorven amfibieën ontwikkeld. Maar tot nu toe bleef grootste probleem het afnemen van gezond sperma bij levende amfibieën zonder nadelige bijeffecten, en het invriezen en gebruik van sperma om nakomelingen te kweken. Nu, bijna 15 jaar later, is het dan eindelijk gelukt om een vruchtbare cocktail te ontwikkelen om uit het bevroren materiaal nieuw leven voort te brengen. Hoop voor alle bedreigde amfibieën.

Robert Browne, Zjef Pereboom - CRC/KMDA

Salamanders in het vriesvak

Het CRC werkt met Amerikaanse onderzoekers van Nashville Zoo en Michigan State University aan de ontwikkeling van nieuwe technieken om zaadcellen van amfibieen in te vriezen en voor lange tijd te bewaren. Het internationale onderzoeksteam onder leiding van Robert Browne, een van onze CRC-wetenschappers, werkt met de grootste salamandersoort in de Verenigde Staten, de Hellbender, ook wel modderduivel genoemd.

De Noord-Amerikaanse Hellbender is een van de drie bekende reuzensalamandersoorten behorende tot het geslacht Cryptobranchus dat naast de hellbender ook de Chinese en de Japanse reuzensalamander omvat. Deze salamander die tot 40 centimeter lang kan worden, en voorkomt langs bergstromen in het zuidoosten van de VS, wordt in zijn natuurlijke habitat bedreigd met uitsterven door milieuvervuiling, het verlies van geschikte beken, en een zeer laag voortplantingssucces. De uiteindelijke doelstelling van het consortium is om door middel van cryopreservatie - het bewaren van levensvatbare lichaamscellen bij temperaturen tot min 200 graden Celsius -  zaadcellen van wilde mannelijke dieren te verzamelen en daarmee zo veel mogelijk genetische variatie van de wilde populatie te bewaren. In de toekomst zou deze zaadbank gebruikt moeten worden om de natuurlijke populaties Hellbenders met genetisch waardevolle bloedlijnen aan te vullen om zo het voortbestaan van de soort te waarborgen.

Tot nu toe heeft het team veelbelovende resultaten geboekt. Browne ontwikkelde de cryopreservatie methodes met de salamanders van Nashville Zoo, en de dierenartsen van Michigan State University testten de methodes en onderzoeken de levensvatbaarheid van ingevroren salamandersperma. De eerste succesvolle experimenten laten zien dat de onderzoekers erin slagen ingevroren sperma langer dan zes maanden te laten overleven. Dit wijst er op dat het ingevroren sperma zelfs na tientallen jaren nog levensvatbaar is, en dat we in principe met het bewaren van de genetische variatie op deze wijze over tien, twintig of dertig jaar de soort altijd nog kunnen herintroduceren.

Zjef Pereboom - CRC

Niet goed in je vel?

Een dodelijke schimmel die bij amfibieën de huidziekte chytridiomycosis veroorzaakt, is de voornaamste oorzaak van het massale uitsterven van kikkers wereldwijd. Een publicatie van vandaag - in het tijdschrift Science - geeft een eerste inzicht in het mechanisme waarmee de schimmel, Batrachochytrium dendrobatidis, mogelijk zijn gastheren doodt. Dat opent ook mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingsmethoden waaraan we in de KMDA zullen gaan werken.

Een Australisch onderzoeksteam bestudeerde besmette groene boomkikkers (Litorea) en vond dat de dieren problemen hadden met het transport van elektrolyten door hun huid. Elektrolyten zijn chemische stoffen die in water  uiteenvallen in kleinere geladen deeltjes (ionen) zoals bv. natrium, chloride, kalium en calcium, die noodzakelijk zijn voor een goede werking van het lichaam. Als de balans tussen deze stoffen binnen en buiten het lichaam wordt verstoord, kunnen de organen niet normaal functioneren.

In geïnfecteerde kikkers bleek het evenwicht ernstig verstoord te worden door de verminderde functionaliteit van de huid. De concentratie natrium in het bloedplasma van de kikkers daalde met ongeveer 20%, en het kaliumgehalte met ongeveer de helft. De kikkers bleken te overlijden aan een hartstilstand, waarschijnlijk veroorzaakt door het verstoorde evenwicht in elektrolyten. Wanneer de besmette kikkers een elektrolytenaanvulling ontvingen, bleken ze tijdelijk te herstellen. Deze behandeling kan de kikkers waarschijnlijk niet redden, omdat eigenlijk de huid van de dieren hersteld zou moeten worden.
Ondanks dat de huidziekte op wereldschaal een enorme sterfte tot gevolg heeft, zijn niet alle soorten even gevoelig voor de ziekte. Dat gegeven willen we nu gebruiken voor een nieuw project binnen het CRC. Begin 2010 start de KMDA in samenwerking met de Universiteit Gent een doctoraatsproject van 4 jaar om te achterhalen welke mechanismen de gevoeligheid voor Batrachochytrium dendrobatidis bepalen. Maar nog belangrijker, we willen die kennis gebruiken voor de ontwikkeling van veilige en effectieve behandelingsprotocollen voor chytridiomycose-infecties bij amfibieën. Een absolute noodzaak om in dierentuinen en privé-collecties amfibieën een veilig heenkomen te bieden.


Zjef Pereboom

Bron: Voyles, J., Young, S., Berger, L., Campbell, C., Voyles, W., Dinudom, A., Cook, D., Webb, R., Alford, R., Skerratt, L., & Speare, R. (2009). Pathogenesis of Chytridiomycosis, a Cause of Catastrophic Amphibian Declines. Science DOI: 10.1126/science.1176765

Kus de kikker

Kijk eens naar je handen, misschien is het je al opgevallen? Bij mensen hebben mannen een ringvinger die wat langer is dan hun wijsvinger terwijl bij vrouwen net het omgekeerde waar is: de wijsvinger is meestal net iets langer dan de ringvinger. Wanneer je nu de lengte van je wijsvinger deelt door die van de ringvinger zal de bekomen ratio bij mannen lager zijn dan bij vrouwen. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat mannen tijdens hun ontwikkeling in de baarmoeder worden blootgesteld aan hogere concentraties van het mannelijk geslachtshormoon testosteron. De afgelopen jaren zijn er al verschillende studies uitgevoerd bij zoogdieren, reptielen en vogels maar men weet bijna niets over dit fenomeen bij amfibieën en met deze studie zal daar verandering in komen.
De verhouding van de tweede tot de vierde vinger of teen wordt aangeduid als de digit ratio of 2D:4D. Bij veel diersoorten verschilt 2D:4D tussen de twee geslachten en in dat geval spreken we van een seksueel dimorf kenmerk. Een verschil in de blootstelling aan geslachtshormonen tijdens de ontwikkeling ligt mogelijk aan de basis van dit seksueel dimorfisme in 2D:4D. Het probleem is echter dat bepaalde stoffen uit de omgeving de werking van geslachtshormonen nabootsen en zo kunnen leiden tot afwijkingen in de ledematen en geslachtsorganen van amfibieën.

Recent zijn we in de Zoo van Antwerpen een studie gestart om na te gaan in hoeverre zulke seksuele dimorfismen in 2D:4D voorkomen bij een variatie aan amfibieën. Vertegenwoordigers van de Anura (kikkers en padden) en Caudata (salamanders) worden onderzocht met behulp van een diervriendelijke methode: een combinatie van digitale foto’s en computer software laat toe om de lengtes van de tweede en vierde teen op te meten en de ratio te bepalen. De methode maakt een internationale samenwerking mogelijk waarbij bijdragen worden geleverd door verschillende instituten: Nordens Ark, Zweden, Perth Zoo, Australië, Diergaarde Blijdorp, Nederland, het Natuurhistorisch Museum in Londen, Verenigd Koninkrijk en het Russisch Biofysisch Instituut, Pushchino.

Natuurpunt, een Belgische stichting die het opneemt voor de natuur in Vlaanderen, leverde een grote bijdrage aan de studie. De Hyla werkgroep die onderdeel uitmaakt van deze vereniging houdt zich al sinds 1987 bezig met projecten die betrekking hebben op amfibieën en reptielen. Leden van Hyla in Brasschaat coördineren sinds 1995 jaarlijks “paddenoverzetten” tijdens de lentemigratie van padden, kikkers en salamanders naar hun voortplantingsgebieden. Barrières worden geplaatst samen met ingegraven emmers om te vermijden dat de amfibieën de weg oversteken en zo ten prooi vallen aan het verkeer. Bovendien zijn recent tunnels onder de weg aangelegd zodat de dieren niet meer noodgedwongen bovengronds moeten oversteken. Vele avonden gingen de Hyla leden op pad, gewapend met enkele emmers en zaklampen, om de dieren te verzamelen en veilig over te zetten. Ook kwamen meerdere scholen een handje toesteken om ‘s morgens amfibieën te verzamelen en ze een veilig heenkomen te bezorgen. De kinderen kregen op deze manier een beginnende kennis over het leven van een amfibie, het “kus-de-kikker-en-hij-verandert-in-een-prins” verhaaltje inbegrepen, en konden aan den lijve ondervinden wat conservatie inhoudt. Hyla maakte het voor ons mogelijk om grote aantallen van de gewone pad (Bufo bufo) en bruine kikker (Rana temporaria) te fotograferen.

Amfibieën zijn wereldwijd in crisis: verschillende rapporteringen van misvormde dieren, ernstige populatie afnamen en extincties hebben de laatste jaren tot bezorgdheid geleid. Onderzoek dat informatie kan leveren over de kwaliteit van het milieu waarin de dieren leven draagt bij aan conservatiedoeleinden. Amfibieën bezitten een permeabele huid die makkelijk stoffen uit de omgeving opneemt, ook verblijven ze tijdens hun leven vaak zowel in het water als in terrestrische omgevingen. Effecten op amfibieën zouden dan ook een goede weerspiegeling zijn van schadelijke stoffen uit het omringend milieu, men beschouwt ze met andere woorden als zeer goede bio-indicatoren. Indien de digit ratio blijkt te verschillen tussen mannetjes en vrouwtjes, kan deze ratio mogelijk als aanwijzing gebruikt worden om een slechte omgevingskwaliteit op te sporen. Zo kunnen amfibieën misschien wel niet alleen zichzelf maar ook de mens helpen want we leven immers allen in dezelfde omgeving.

Anke Stolk (UA) , Robert Browne (CRC)

Een ARK in de diepvries

De Amphibian ARK is een initiatief van natuurbeschermingsorganisaties en zoos en om te ijveren voor conservatie, educatie en onderzoek voor het behoud van amfibieën. We weten echter nog veel te weinig van deze bijzondere diergroep om snel actie te kunnen ondernemen. Voor de korte termijn is daarom de doelstelling om zoveel mogelijk bedreigde amfibieënsoorten in veiligheid onder te brengen in zoos en aquaria, totdat we een oplossing gevonden hebben voor de crisis. Een heuse ARK in zoveel mogelijk zoo in de wereld. Evenwel, we kunnen onmogelijk alle bedreigde diersoorten een veilig heenkomen kunnen bieden in dierentuinen.

Om die reden is het CRC samen met enkele andere instituten bezig met de ontwikkeling van nieuwe technieken voor het minimaliseren van het aantal dieren dat nodig is voor de instandhouding van een soort. Cryopreserveren (bevriezing) van biologische materialen zoals weefselcellen, zaadcellen of zelfs bevruchte eicellen biedt de beste manier om dit te bereiken. Bij 80 graden onder nul, of nóg lagere temperaturen kunnen bevruchte eicellen of embryo’s lang bewaard worden. Net als in vruchtbaarheidsklinieken willen we deze techniek gebruiken om van een groot aantal bedreigde amfibieënsoorten voortplantingscellen op een veilige plek te bewaren. Moest het nodig zijn kunnen we ze ooit gebruiken om ernstig bedreigde amfibieën weer terug te brengen.
 
Zjef Pereboom - CRC

Rooms with a view

Sinds enkele maanden wordt er hard gewerkt in de Zoo aan de bouw van nieuwe faciliteiten ‘achter de schermen’ voor het kweken en bestuderen van bedreigde amfibieën. In totaal worden er 4 nieuwe gespecialiseerde kamers ingericht.

De Iraanse kamer is in het bijzonder ingericht voor de huisvesting van reddings- en onderzoekscollecties van salamanders en andere amfibieën van Iran. De amfibieën van de Iraanse hoogvlakte worden sterk bedreigd door de klimaatverandering, welke vooral van invloed is op watersalamanders. In deze ruimte met speciale watertanks en filtersystemen verwachten we broedpopulaties in stand te kunnen houden en studies te doen ter verbetering van de voortplanting en de verzorging van deze dieren.

Grenzend aan de Iraanse kamer is de Afrikaanse kamer met wormsalamanders en andere amfibieën uit Centraal Afrika. Kameroen heeft de hoogste verscheidenheid (biodiversiteit) van amfibieën in Afrika, waaronder de ernstig bedreigde Lake Oku kikker. In de Afrikaanse kamer, zal de KMDA een kweekpopulatie van deze dieren huisvesten samen met broedpopulaties van andere ernstig bedreigde amfibieën uit Centraal Afrika. Door hun zeldzaamheid en onbekendheid vormen wormsalamanders een speciale groep binnen het KMDA reddingsprogramma. Zij bieden ons bovendien een unieke onderzoeksmogelijkheid. Nooit eerder werden hun gedrag en voortplanting uitvoerig bestudeerd. Samenwerking met Nederlandse en Vlaamse universiteiten biedt ons de mogelijkheid nog nooit onderzochte chemische stoffen uit hun huid te onderzoeken.

De speciaal gebouwde kamer voor de algemene collectie is hoofdzakelijk bedoeld om kikkers uit tropisch Amerika te huisvesten. In deze kamer met haar zeer hoge temperatuur en luchtvochtigheid houden we kleine onderzoeksgroepen en kweekpopulaties van bedreigde pijlgifkikkers en andere kleine kikkersoorten. Speciaal voor wetenschappelijk onderzoek naar de ontwikkeling van kikkervisjes is ook er een klein labo voorzien in deze kamer. Ter ondersteuning van de voortplanting bevat de kamer vier regentanks die worden gebruikt voor nabootsen van regenbuien voor het stimuleren van de voortplanting.

De vierde kamer zal worden gebruikt voor korte-termijn studies zoals de rol van ultraviolette straling op de ontwikkeling van kikkervisjes, of voor het verbeteren van de verzorging en voortplanting van amfibieën.

Met deze waaier van uiteenlopende en gespecialiseerde kamers heeft de KMDA de mogelijkheid te voorzien in een breed scala van belangrijke kweek- en reddingsprogramma's voor amfibieën, zowel op wetenschappelijk gebied als voor de actieve bescherming van amfibieën en hun natuurlijke leefomgeving.

Robert Browne | Zjef Pereboom | CRC