Chemická analýza odhalila, že „extrémní“ změna stravy před miliony let pomohla skupině hadů zachovat si jedinečný chemický obranný systém.

Hadi rodu Rhabdophis, kteří se běžně vyskytují ve východní Asii, získávají obranné toxiny od své kořisti – místo aby si vytvářeli vlastní – a ty je činí pro predátory nechutnými. Jedna skupina druhů rodu Rhabdophis pocházející z jižní Číny však přesunula svůj jídelníček z jedovatých ropuch na neškodné žížaly. Přesto se zdá, že tito hadi mají stále stejnou třídu obranného toxinu, kterou jejich příbuzní odvozují od obojživelníků. Chemická analýza ukázala, že hadi jej nyní získávají z jediného dalšího známého organismu, který produkuje bufadienolidové sloučeniny – světlušek.

Objev učinil mezinárodní tým vědců pod vedením Akiry Moriho z Kjótské univerzity, který se studiem hadů zabývá již více než 20 let. Moriho výzkum odhalil, že většina druhů rodu Rhabdophis má struktury zvané nuchální žlázy, v nichž uchovávají toxiny získané z kořisti.

„Byl to Akira, kdo přišel s hypotézou, že hadi možná toxin neprodukují, ale ve skutečnosti konzumují ropuchy a tyto toxiny uchovávají nebo sekvestrují,“ říká Moriho dlouholetý spolupracovník Al Savitsky.

Savitsky, který působí na Utah State University v USA, vysvětluje, že když tým začal zkoumat evoluční vztahy mezi různými druhy rodu Rhabdophis, narazil na nečekaný paradox. ‚Zjistili jsme, že v západní Číně existuje skupina, která přesunula svůj primární zdroj potravy na žížaly, a přesto zůstává toxická stejnou obecnou třídou toxinů – bufadienolidy,‘ říká.

Toto zjištění podnítilo pátrání po zdroji těchto toxinů. Tým analyzoval jadernou žlázu a obsah žaludku volně žijících hadů a také chování hadů chovaných v zajetí vůči různým druhům potravy

Stereochemie bufadienolidových sloučenin poskytla klíčové vodítko k vyřešení hádanky, říká Savitsky. Bufadienolidy jsou třídou steroidů, které narušují funkci buněk srdečního svalu. Zatímco steroidní páteř bufadienolidů produkovaných ropuchami obsahuje pouze cis-fúzní kruhy A a B, sloučeniny světlušek obsahují také trans-fúzní struktury. Poloha acetylových skupin také potvrdila, že toxiny skladované volně žijícími roháči musely pocházet ze světlušek. To bylo podpořeno přítomností larev světlušek v žaludcích hadů.

Hadi jsou známí tím, že při výběru kořisti používají chemosenzorické signály. Vzhledem k odlišnostem mezi ropuchami a světluškami tým předpokládá, že červožraví hadi rodu Rhabdophis museli aktivně vyhledávat nový zdroj bufadienolidů, aby si udrželi obranyschopnost, když před přibližně 13 miliony let došlo k evolučnímu rozkolu. Aby to ověřili, provedli testy chemických preferencí, kdy hadům předkládali vzorky sloučenin spojených s různými kořistními živočichy a analyzovali reakci hadů pomocí měření zvaného „skóre útoku jazykem“.

„Když hadi vypláznou jazyk, zachytí těkavé molekuly, které se pak dostanou do vomeronazálních orgánů, a tyto vomeronazální orgány reagují přednostně na určité třídy sloučenin, které jsou spojeny s kořistí,“ říká Savitsky. Počítáním počtu případů, kdy hadi mrskli jazykem nebo zaútočili na vatové tyčinky s vůní kořisti, vědci odvodili stravovací preference různých druhů rodu Rhabdophis. To opět podtrhlo zálibu červů v larvách světlušek.

Výsledky „odhalují mimořádný příklad konvergentní chemické obrany“, poznamenává Steve Mackessy, odborník na hadí jed působící na univerzitě v severním Coloradu. ‚Jedinečnost této studie spočívá v tom, že i přes tuto zásadní změnu v potravě zůstává zachována sekvestrovaná toxinová obrana, tentokrát však prostřednictvím jiného zdroje kořisti, hmyzu rodu Lamprid,‘ říká. Mackessy dodává, že kombinace chemické analýzy, analýzy stravy a chování poskytuje ‚dobře zdokumentovaný příklad extrémní změny stravy při zachování systému chemické obrany předků‘.