L’analisi chimica ha rivelato che un cambiamento dietetico ‘estremo’ milioni di anni fa ha aiutato un gruppo di serpenti a mantenere il suo unico sistema di difesa chimica.

I serpenti Rhabdophis, che si trovano comunemente in tutta l’Asia orientale, acquisiscono tossine difensive dalle loro prede – piuttosto che crearne di proprie – e queste li rendono poco appetibili ai predatori. Tuttavia, un gruppo di specie Rhabdophis nativo della Cina meridionale ha spostato la sua dieta dai rospi velenosi ai lombrichi innocui. Nonostante questo, i serpenti sembrano ancora avere la stessa classe di tossina difensiva che i loro parenti derivano dagli anfibi. L’analisi chimica ha dimostrato che i serpenti ora si riforniscono dall’unico altro organismo noto per produrre composti bufadienolidi – le lucciole.

La scoperta è stata fatta da un team internazionale di scienziati guidato da Akira Mori dell’Università di Kyoto, che ha studiato i serpenti per oltre 20 anni. La ricerca di Mori ha rivelato che la maggior parte delle specie di Rhabdophis hanno strutture chiamate ghiandole nucali in cui immagazzinano le tossine ottenute dalle loro prede.

“E’ stato Akira, che ha avanzato l’ipotesi che forse i serpenti non producono la tossina ma stanno in realtà consumando i rospi e immagazzinando o sequestrando quelle tossine”, dice il collaboratore di lungo corso di Mori, Al Savitsky.

Savitsky, che ha sede alla Utah State University, negli Stati Uniti, spiega che quando il team ha iniziato a esplorare le relazioni evolutive tra le diverse specie di Rhabdophis, si sono imbattuti in un paradosso inaspettato. ‘Abbiamo determinato che c’era un gruppo nella Cina occidentale che hanno spostato i loro elementi alimentari primari da ai lombrichi, e tuttavia rimangono tossici con la stessa classe generale di tossine – i bufadienolidi’, dice.

Questa scoperta ha scatenato una ricerca della fonte delle tossine. Il team ha analizzato la ghiandola nucale e il contenuto dello stomaco dei serpenti selvatici, così come il comportamento dei serpenti in cattività verso diversi tipi di cibo.

La stereochimica dei composti bufadienolidi ha fornito l’indizio cruciale del puzzle, dice Savitsky. I bufadienolidi sono una classe di steroidi che interrompono la funzione delle cellule muscolari cardiache. Mentre la spina dorsale steroidea dei bufadienolidi prodotti dai rospi presenta solo anelli A e B cis-fusi, i composti della lucciola contengono anche strutture trans-fuse. La posizione dei gruppi acetilici ha anche confermato che le tossine immagazzinate dal Rhabdophis selvatico devono provenire dalle lucciole. Questo è stato supportato dalla presenza di larve di lucciole nello stomaco dei serpenti.

I serpenti sono noti per utilizzare spunti chemosensoriali quando selezionano le prede. Data la dissimiglianza tra rospi e lucciole, il team suggerisce che i Rhabdophis mangiatori di vermi devono aver attivamente cercato una nuova fonte di bufadienolidi per mantenere la loro difesa quando la scissione evolutiva si è verificata circa 13 milioni di anni fa. Per testare questo, hanno effettuato test di preferenza chimica, presentando campioni di composti associati a diversi animali da preda ai serpenti, e analizzato la risposta dei serpenti utilizzando una misura chiamata ‘punteggio di attacco con la lingua’.

‘Quando i serpenti tirano fuori la lingua, raccolgono molecole volatili che poi vengono consegnate agli organi vomeronasali, e quegli organi vomeronasali rispondono preferenzialmente a certe classi di composti che sono associati alla preda’, dice Savitsky. Contando il numero di volte in cui i serpenti hanno tirato fuori la lingua, o hanno attaccato boccioli di cotone profumati di preda, i ricercatori hanno dedotto le preferenze alimentari delle diverse specie di Rhabdophis. Questo ha sottolineato ancora una volta la predilezione dei mangiatori di vermi per le larve di lucciole.

I risultati ‘rivelano uno straordinario esempio di difesa chimica convergente’, nota Steve Mackessy, un esperto di veleno di serpente con sede presso la University of Northern Colorado. Ciò che rende questo studio unico è che, nonostante questo importante cambiamento nella dieta, la difesa della tossina sequestrata viene mantenuta, ma questa volta attraverso un’altra fonte di preda, gli insetti lampiridi”, dice. Mackessy aggiunge che la combinazione di analisi chimica, dietetica e comportamentale fornisce ‘un esempio ben documentato di spostamento dietetico estremo pur mantenendo un sistema di difesa chimica ancestrale’.