Ein internationales Forscherteam hat eine „beispiellose“ Schlangengiftresistenz bei einer unerwarteten Art entdeckt – den beinlosen Amphibien, die als Caecilians bekannt sind. Die Forschung wurde im veröffentlicht Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften.
Der außerordentliche Professor der University of Queensland, Bryan Fry, leitete die Studie, die seiner Meinung nach ein solides Modell für das grundlegende evolutionäre Konzept der Interaktionen zwischen Raubtier und Beute liefert.
„Unsere Forschung liefert ein Lehrbuchbeispiel dafür, wie ein einzelner räuberischer Druck eine evolutionäre Kaskade auslösen kann, bei der dieselbe Art der Gegenwehr unabhängig voneinander mehrmals in den verschiedenen Abstammungslinien einer Art auftritt“, sagte Dr. Fry.
„In diesem Fall war der wichtigste räuberische Druck der Aufstieg der Schnellschlangen wie Kobras und Korallenschlangen, die durch die Entwicklung einer neuen Art der Giftabgabe über ihre hohlen, festen, spritzenartigen Reißzähne gekennzeichnet sind.“
„Obwohl Blindschleichen ziemlich rutschig sind, ähneln sie in ihrer Fortbewegung und Geschwindigkeit einem Wurm und waren eine unglaublich leichte Beute für Kobras und andere Schlangen, die sie mit ihren Reißzähnen töteten und später fraßen.“
„Es wäre ein absolutes Blutbad gewesen, das so weit gegangen wäre, dass die Elapiden im Wesentlichen Blinddarmschlangen gefressen hätten, was zur raschen Ausbreitung der Elapidenschlangen in Afrika, Asien und Amerika beigetragen hätte.“
„Die Fähigkeit des Blinddarms, trotz dieses Drucks durchzuhalten und sich weiterzuentwickeln, ist wie ein Film – wie die Überlebenden des Jüngsten Gerichts, die sich wehren, indem sie die chemische Landschaft verändern.“
Das Team untersuchte Blinddarmarten aus allen bekannten Familien auf der ganzen Welt, einschließlich Arten auf den Seychellen, die nie von Elapid-Schlangen erreicht wurden.
Der Hauptautor Marco Mancuso vom Amphibian Evolution Lab der Vrije Universiteit Brussel sagte, die Studie beinhalte die Verwendung von Gewebesammlungen zur Sequenzierung eines Teils des neuromuskulären Rezeptors in Blinddarmtieren, der an Toxine im Schlangengift gebunden sei.
„Wir haben gezeigt, dass sich eine Resistenz gegen flüchtige Neurotoxine aus Schlangengift mindestens 15 Mal entwickelt hat – was absolut beispiellos ist“, sagte Mancuso.
„Eine besonders interessante Bestätigung der Theorie war, dass die Caecilians auf den Seychellen-Inseln nicht resistent gegen Schlangengift waren, was mit der Annahme übereinstimmt, dass schnelllebige Schlangen diese Inseln nie erreichen.“
„Es ist ein außergewöhnliches Signal für die Reaktion auf solch einen starken Selektionsdruck, bei dem die Überlebenden des Angriffs diejenigen waren, die etwas weniger empfindlich auf das Gift reagierten und einige Mutationen aufwiesen, die sie völlig immun machten.“
„Das waren diejenigen, die die Erde nach der verstreichenden Schlangenplage neu bevölkerten.“
Dr. Fry sagte, die Blinddarmbewohner hätten diese noch nie dagewesene Giftresistenz durch den Einsatz von drei verschiedenen Arten biologischer Methoden erreichen können.
„Eine Möglichkeit besteht darin, eine Art Barrikade zu errichten, die die Fähigkeit der Toxine blockiert, Rezeptoren zu erreichen, die normalerweise eine tödliche Reaktion auslösen würden“, sagte er. „Eine zweite Form des Widerstands ist die Veränderung der physikalischen Form des Rezeptors.
„Da sich die Toxine wie Schlüssel entwickelt haben und in den schloßähnlichen Rezeptor eingeführt werden, führt eine Formänderung dazu, dass das Toxin nicht mehr hineinpasst.“
„Schließlich setzen Blinddarmtiere im Wesentlichen eine elektromagnetische ‚Waffe‘ ein, die die Ladung während dieser Toxin-Rezeptor-Interaktion umkehrt.
„Die positive Ladungsabstoßung nimmt exponentiell zu, je näher die Objekte zusammenkommen, als würde man versuchen, zwei Magnete zusammenzudrücken.
„Diese Tasche des Rezeptors ist normalerweise negativ geladen, daher haben sich Schlangentoxine mit einer positiven Ladung entwickelt, um die Bindung zu steuern.“
„Die Mutation, bei der der Rezeptor nun wie die Toxine positiv geladen ist, stößt die Toxine elektrostatisch ab.“
Dr. Fry sagte, die Ergebnisse würden zwar keine neuen direkten Vorteile für den Menschen mit sich bringen, etwa ein neues Gegengift, die Ergebnisse hätten jedoch den Vorteil, dass sie der nächsten Generation von Wissenschaftlern eine wichtige evolutionäre Interaktion auf ansprechende Weise vor Augen führten.
„Tiere, die andere Tiere töten, und die Beute, die sich entwickelt, um den Raubtieren zu entkommen, ist meiner Meinung nach immer etwas Faszinierendes für Menschen, insbesondere für junge Leute, die gerade erst in die Wissenschaft einsteigen.“
Mehr Informationen:
Marco Mancuso et al., Resistenz ist nicht zwecklos: Weit verbreitete konvergente Entwicklung der Resistenz gegen alpha-neurotoxische Schlangengifte bei Blinddarmkrebsen (Amphibia: Gymnophiona), Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften (2023). DOI: 10.3390/ijms241411353