A Rhabdophis nuchalis

Kémiai elemzések kimutatták, hogy egy évmilliókkal ezelőtti “extrém” táplálkozási váltás segített egy kígyócsoportnak megőrizni egyedülálló kémiai védelmi rendszerét.

A Kelet-Ázsiában általánosan elterjedt Rhabdophis kígyók védekező méreganyagokat szereznek zsákmányuktól – ahelyett, hogy saját maguk állítanák elő -, és ezek a ragadozók számára élvezhetetlenné teszik őket. A Dél-Kínában őshonos Rhabdophis fajok egyik csoportja azonban a mérgező varangyokról az ártalmatlan földigilisztákra állította át étrendjét. Ennek ellenére úgy tűnik, a kígyók még mindig rendelkeznek ugyanazzal a védekező méreganyag-osztállyal, amelyet rokonaik a kétéltűektől származtatnak. Kémiai elemzések kimutatták, hogy a kígyók most az egyetlen más organizmusból, amelyről ismert, hogy bufadienolid vegyületeket termel – a szentjánosbogarakból.

A felfedezést egy nemzetközi tudóscsoport tette Akira Mori, a Kiotói Egyetem munkatársa vezetésével, aki több mint 20 éve tanulmányozza a kígyókat. Mori kutatásaiból kiderült, hogy a legtöbb Rhabdophis fajnak vannak olyan struktúrái, az úgynevezett tarkómirigyek, amelyekben a zsákmányukból nyert mérgeket tárolják.

“Akira volt az, aki előállt azzal a hipotézissel, hogy talán a kígyók nem termelik a mérget, hanem valójában varangyokat fogyasztanak, és ezeket a mérgeket tárolják vagy szekvenálják” – mondja Mori hosszú távú munkatársa, Al Savitsky.

Az amerikai Utah Állami Egyetemen dolgozó Savitsky elmondja, hogy amikor a csapat elkezdte vizsgálni a különböző Rhabdophis fajok közötti evolúciós kapcsolatokat, váratlan paradoxonra bukkantak. ‘Megállapítottuk, hogy volt egy csoport Nyugat-Kínában, amelyik áttért elsődleges táplálékáról a földigilisztákra, és mégis ugyanazzal az általános toxincsoporttal – a bufadienolidokkal – mérgezőek maradtak’ – mondja.

Ez a felfedezés indította el a toxinok forrásának keresését. A csapat elemezte a vadon élő kígyók nyaki mirigyét és gyomortartalmát, valamint a fogságban tartott kígyók viselkedését a különböző tápláléktípusokkal szemben.

A bufadienolid vegyületek sztereokémiája adta meg a rejtély döntő kulcsát, mondja Savitsky. A bufadienolidok a szteroidok egy olyan osztályába tartoznak, amelyek megzavarják a szívizomsejtek működését. Míg a varangyok által termelt bufadienolidok szteroidgerince csak cisz-fuzionált A- és B-gyűrűket tartalmaz, a szentjánosbogár vegyületek transz-fuzionált szerkezeteket is tartalmaznak. Az acetilcsoportok helyzete azt is megerősítette, hogy a vadon élő Rhabdophis által tárolt toxinok a szentjánosbogarakból származhattak. Ezt támasztotta alá a szentjánosbogárlárvák jelenléte a kígyók gyomrában.

A kígyók köztudottan kemoszenzoros jeleket használnak a zsákmány kiválasztásakor. Tekintettel a varangyok és a szentjánosbogarak közötti különbözőségre, a csapat azt sugallja, hogy a féregevő Rhabdophisoknak aktívan új bufadienolid-forrást kellett keresniük a védekezésük fenntartásához, amikor az evolúciós szakadás körülbelül 13 millió évvel ezelőtt bekövetkezett. Ennek tesztelésére kémiai preferencia teszteket végeztek, különböző zsákmányállatokhoz kapcsolódó vegyületek mintáit mutatták be a kígyóknak, és a kígyók reakcióját egy “nyelvnyalásos támadási pontszámnak” nevezett méréssel elemezték.

“Amikor a kígyók kinyújtják a nyelvüket, illékony molekulákat vesznek fel, amelyek aztán a vomeronazális szervekhez jutnak, és ezek a vomeronazális szervek előnyösen reagálnak a zsákmányhoz kapcsolódó vegyületek bizonyos osztályaira” – mondja Savitsky. Azzal, hogy a kutatók megszámolták, hogy a kígyók hányszor csettintettek a nyelvükkel, vagy támadtak zsákmányillatú vattapamacsokra, a különböző Rhabdophis-fajok táplálkozási preferenciáira következtettek. Ez ismét kiemelte, hogy a féregevők előszeretettel fogyasztják a szentjánosbogárlárvákat.

Az eredmények “a konvergens kémiai védekezés rendkívüli példáját mutatják” – jegyzi meg Steve Mackessy, az Észak-Coloradói Egyetem kígyóméreg-szakértője. ‘Az teszi egyedülállóvá ezt a tanulmányt, hogy a jelentős táplálkozási váltás ellenére a szekvenált toxinvédelem megmarad, de ezúttal egy másik zsákmányforráson, a lampyrid rovarokon keresztül’ – mondja. Mackessy hozzáteszi, hogy a kémiai, táplálkozási és viselkedéselemzés kombinációja “jól dokumentált példája a szélsőséges táplálkozási váltásnak az ősi kémiai védelmi rendszer megőrzése mellett”.