Hoe de Afrikaanse olifant zijn huid laat barsten om af te koelen

Olifanten zorgen voor afkoeling door water op hun huid te laten verdampen, en over hun huid loopt een complex netwerk van minuscule scheurtjes. Door water en modder vast te houden, helpen deze kanaaltjes van een micrometer breed de olifanten om hun lichaamstemperatuur te regelen, en hun huid te beschermen tegen parasieten en de intense zonnestralen. Onderzoekers hebben nu aangetoond dat de kanaaltjes echt breuken zijn in de broze buitenste laag van de huid, die bijna niet afschilfert en zeer rijk is aan het harde keratine.  

Het is welbekend dat Afrikaanse olifanten dol zijn op baden, met water sproeien en zich rondwentelen in modder. Dat doen ze niet enkel voor het plezier. Het is immers zo dat Afrikaanse olifanten geen zweet- en sebumklieren hebben, klieren die veel andere zoogdieren toelaten hun vel vochtig en soepel te houden. 

Bovendien kunnen Afrikaanse olifanten door hun enorme grootte, en hun warm en droog leefgebied, enkel vermijden van oververhit te raken, door calorieën kwijt te raken door de verdamping van het water dat ze verzamelen in en op hun huid. Door zichzelf met modder te bedekken, vermijden Afrikaanse olifanten eveneens de aanvallen van de niet aflatende parasieten, en een overmatige blootstelling van hun huid aan de straling van de zon.  

Als de huid van een Afrikaanse olifant van zeer dichtbij wordt bekeken, blijkt dat, bovenop de karakteristieke, goed zichtbare rimpels, de opperhuid diep doorsneden is door een ingewikkeld netwerk van minuscule, met elkaar verbonden scheurtjes. Dit fijne patroon van miljoenen kanaaltjes belet dat modder van de huid afvalt, en het laat toe dat er 5 tot 10 keer meer water kan verspreid en vastgehouden worden dan op een vlak oppervlak. 

AP2005

De huid laten barsten

Dankzij huidstalen die wetenschappers en musea in Zwitserland, Frankrijk en Zuid-Afrika hen bezorgd hebben, was een multidisciplinair team in staat aan te tonen dat de kanaaltjes in de huid van de olifanten echte barstjes zijn die te wijten zijn aan plaatselijke buigingsspanning. Die wordt veroorzaakt door het feit dat de huid tegelijkertijd bijzonder rijk is aan keratine - het eiwit waaruit hoorn, nagels, haren en de epidermis, de bovenste laag van de huid, bestaat -, zeer weinig afschilfert, en groeit op een raster van millimeters hoge verhogingen van de huid. 

Het team stond onder leiding van professor Michel Milinkovitch van het departement Genetica en Evolutie van de Université de Genève, en een doctoraatsstudent in zijn laboratorium, Antonio Martins, toonde aan de hand van een computermodel aan dat de combinatie van die drie factoren voldoende is om er voor te zorgen dat mechanische buigingsspanning zich ophoopt tussen de verhogingen van de huid, gedurende de constante verdikking van de huid, tot er zich barstjes vormen. 

Een olifant bespuit zichzelf met modder.

Buigingsspanning eerder dan trekspanning

Visueel toont het patroon van de barstjes op de huid van de Afrikaanse olifant een opmerkelijke gelijkenis, zij het op een zeer verschillende schaal, met de barsten die veroorzaakt worden door trekspanning in opdrogende modder, in beschadigd asfalt, in de poollandschappen op aarde en op Mars, en ook met de spectaculaire geologische formaties zoals de basaltzuilen van de Giant's Causeway in Noord-Ierland en de Devil's Postpile in Californië. 

Het was dan ook verleidelijk om de hypothese te formuleren dat de barstjes in de huid ontstaan zijn door het krimpen van de huid. De computersimulaties van het Zwitserse team tonen echter dat het krimpen een heterogene verdeling van de barsten veroorzaakt, die zich ook voortzetten over huidpapillen heen, terwijl de barsten in de echte huid bijna uitsluitend voorkomen langs de "valleien" tussen de verhogingen van de huid. Dat pleit voor het verwerpen van de "barsten door krimpen" hypothese. 

Als de onderzoekers anderzijds in hun computersimulatie het dikker worden van de huid opnamen - aan de basis van de opperhuid worden constant nieuwe lagen toegevoegd -, bouwt mechanische buigspanning zich op in de valleien, wat de huid die vol keratine zit, doet barsten enkel in die micro-valleien. Dat maakt de nieuwe "barsten door buigen" resultaten geloofwaardiger. 

Een deel van de basaltzuilen van de Giant's Causeway in Noord-Ierland (Foto: Code Poet/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0).

Helpen olifanten een menselijk genetische ziekte beter te begrijpen?

De verdikking van de keratine-rijke opperhuid van de Afrikaanse olifant is het gevolg van een onevenwicht tussen haar vorming aan de basis en het zeer geringe afschilferen aan het oppervlak van de huid. Opvallend is dat het Zwitserse team toont dat er grote gelijkenissen bestaan tussen de normale vorm van de huid van Afrikaanse olifanten, en die van mensen die lijden aan "ichthyosis vulgaris", een veel voorkomende genetische aandoening die een invloed heeft op het afschilferen van de huid, en een droge, schilferige huid veroorzaakt. 

Als ze bevestigd wordt door toekomstige gedetailleerde vergelijkingen op  moleculair en cellulair vlak, zou deze equivalentie een opvallende link vormen tussen een menselijk ziektebeeld en de huid van een iconische soort dikhuidige, zo zeggen de onderzoekers. 

"Deze overeenkomst zou ook aantonen dat gelijkaardige mutaties die onafhankelijk van elkaar voorgekomen zijn in de evolutionaire afstammingslijnen van mensen en olifanten, ongunstig bleken uit te vallen in het eerste geval, en een goede aanpassing bleken te zijn in het tweede", zei Milinkovitch in een persbericht van de Université de Genève. 

De studie van het team onder leiding van Milinkovitch is gepubliceerd in "Nature Communications"

De code van de olifantenhuid kraken

Video player inladen ...