Een enorm hoofd, kleine armpjes en een lange wervelkolom. Je zou het niet zeggen, maar schildpadden, kippen, muizen en mensen lijken als piepjong embryo bijzonder veel op elkaar. Daarna slaat hun ontwikkeling verschillende paden in en dus zien we er - eenmaal uit het ei gekropen of uit de baarmoeder geperst - toch allemaal anders uit.

Het meest opvallende verschil is misschien wel het harde pantser van de schildpad. Geen enkel ander dier heeft zo’n bizar omhulsel. Nog zoiets raars: de schildpad heeft schouderbladen die onder de ribbenpartij liggen. De meeste organismen, ook de mens, hebben schouderbladen die juist bovenop de ribbenkast liggen.

Oerschildpad
"Hoe de verre voorouder van de schildpad eruit zag weet niemand zeker", aldus evolutiebioloog en reptielendeskundige Freek Vonk van de Leiden Universiteit. "Het toewijzen van fossielen aan een groep dieren is altijd speculatie. Odontochelys semitestacea, de oudste schildpadachtige die ooit is gevonden, had alleen op zijn buik een schild. Het schild bovenop de rug zou dus, als de interpretatie klopt, later zijn ontstaan."

Waaruit wordt dat rugschild dan gevormd? Sommigen denken dat in de diepere huidlaag van de schildpad kleine benige platen met elkaar versmelten, zoals bij krokodillen. Maar die theorie is nooit hard gemaakt. Hiroshi Nagashima en collega’s van het Centrum voor Ontwikkelingsbiologie in Kobe (Japan) denken nu wel het antwoord op de schildvraag gevonden te hebben (Science, 9 juli).

Nagashima vergeleek de embryonale ontwikkeling van schildpad (Chinese drieklauw), muis en kip. In het begin lijken de miniscule diertjes nog op elkaar. Als de embryo’s iets ouder zijn, ontstaan karakteristieke verschillen zoals het schild.

Wiel met spaken
Nagashima zag dat de lichaamswand van de schildpad zich – anders dan bij kip of muis – dubbel vouwt. Daardoor ontstaat een lichaamsplooi. De plooi forceert de ribben vanuit de wervelkolom in een rechte lijn te groeien. Daarbij groeien de ribben over de schouderbladen heen.

Nagashima zag ook dat er een cirkelvormige verdikking in de huid ontstond. Deze richel vormt later de rand van het schild. Vervolgens groeiden de rechte ribben van het beestje aan de richel vast tot een soort benig wiel met spaken. Uiteindelijk vergroeiden de ribben met elkaar tot een massief schild.

Niet alleen subtiele veranderingen in de aanleg van het skelet, maar ook van de spieren hebben zo een sleutelrol gespeeld in het ontwikkelen van het schildpaddenschild.

Is het onderzoek van Nagashima belangrijk? Ja, zegt Vonk. "Schildpadden zijn ecologisch belangrijke dieren die met hun driehonderd soorten en 220 miljoen jaar oude stam een belangrijke onderdeel van de geschiedenis van de aarde zijn. En daarmee ook van de mens."

Hiroshi Nagashima, “Evolution of the Turtle Body Plan by the Folding and creation of New Muscle Connections”, in Science, 9 juli 2009.

Frederique Melman