Kemiske analyser har afsløret, at et “ekstremt” kostskifte for millioner af år siden hjalp en gruppe slanger med at bevare sit unikke kemiske forsvarssystem.

Rhabdophis-slanger, der almindeligvis findes i hele Østasien, får forsvarstoksiner fra deres bytte – i stedet for at fremstille deres egne – og disse gør dem usmagelige for rovdyr. En gruppe af Rhabdophis-arter, der er hjemmehørende i det sydlige Kina, har imidlertid skiftet sin føde fra giftige padder til uskadelige regnorme. På trods af dette synes slangerne stadig at have den samme klasse af forsvarstoksin, som deres slægtninge stammer fra padder. Kemisk analyse har vist, at slangerne nu får den fra den eneste anden organisme, der er kendt for at producere bufadienolidforbindelser, nemlig ildfluer.

Odækningen blev gjort af et internationalt hold af forskere under ledelse af Akira Mori fra Kyoto University, som har studeret slangerne i over 20 år. Moris forskning afslørede, at de fleste Rhabdophis-arter har strukturer kaldet nakkekirtler, hvori de lagrer giftstoffer, som de får fra deres bytte.

“Det var Akira, der kom med den hypotese, at slangerne måske ikke producerer giften, men faktisk spiser tudser og lagrer eller lagrer disse giftstoffer,” siger Moris mangeårige samarbejdspartner, Al Savitsky.

Savitsky, der er baseret på Utah State University i USA, forklarer, at da holdet begyndte at udforske de evolutionære relationer mellem de forskellige Rhabdophis-arter, stødte de på et uventet paradoks. “Vi konstaterede, at der var en gruppe i det vestlige Kina, som har skiftet deres primære fødeemner fra at være regnorme, og alligevel forbliver de giftige med den samme generelle klasse af toksiner – bufadienoliderne”, siger han.

Dette fund udløste en søgen efter kilden til giftene. Holdet analyserede nakkekirtlen og maveindholdet hos vilde slanger samt fangenskabsormenes adfærd over for forskellige fødevaretyper.

Bufadienolidforbindelsernes stereokemi gav den afgørende ledetråd til puslespillet, siger Savitsky. Bufadienolider er en klasse af steroider, der forstyrrer funktionen af hjertemuskelceller. Mens steroidryggen i bufadienolider, der produceres af padder, kun indeholder cis-fusionerede A- og B-ringe, indeholder firefly-forbindelser også trans-fusionerede strukturer. Placeringen af acetylgrupper bekræftede også, at de toksiner, som den vilde Rhabdophis gemte, må stamme fra ildfluer. Dette blev understøttet af tilstedeværelsen af ildfluelarver i slangernes maver.

Slanger er kendt for at bruge kemosensoriske signaler, når de udvælger byttedyr. I betragtning af forskelligheden mellem padder og ildfluer foreslår holdet, at ormeædende Rhabdophis aktivt må have søgt efter en ny kilde til bufadienolider for at opretholde deres forsvar, da den evolutionære opsplitning fandt sted for omkring 13 millioner år siden. For at teste dette udførte de kemiske præferencetests, hvor de præsenterede slanger for prøver af forbindelser, der var forbundet med forskellige byttedyr, og analyserede slangernes reaktion ved hjælp af en måling, der kaldes en “tongue-flick attack score”.

“Når slanger stikker tungen ud, opfanger de flygtige molekyler, som derefter bliver leveret til vomeronasalorganerne, og disse vomeronasalorganer reagerer fortrinsvis på visse klasser af forbindelser, der er forbundet med byttedyr,” siger Savitsky. Ved at tælle antallet af gange, hvor slangerne slog ud med tungen eller angreb bytteduftende vatpinde, kunne forskerne udlede de forskellige Rhabdophis-arternes kostpræferencer. Dette understregede igen ormeædernes forkærlighed for ildfluelarver.

Resultaterne “afslører et ekstraordinært eksempel på konvergerende kemisk forsvar”, bemærker Steve Mackessy, der er ekspert i slangegift og arbejder på University of Northern Colorado. “Det, der gør denne undersøgelse enestående, er, at på trods af dette store kostskifte opretholdes det lagrede toksinforsvar, men denne gang via en anden byttekilde, nemlig lampyride insekter”, siger han. Mackessy tilføjer, at kombinationen af kemiske, kost- og adfærdsanalyser giver “et veldokumenteret eksempel på et ekstremt kostskifte, samtidig med at et forfødt kemisk forsvarssystem er bevaret”.