Analiza chemiczna ujawniła, że „ekstremalna” zmiana diety miliony lat temu pomogła grupie węży zachować unikalny chemiczny system obronny.

Rhabdophis węże, powszechnie występujące w całej wschodniej Azji, nabyć toksyny obronne z ich ofiar – zamiast podejmowania własnych – a te uczynić je niesmaczne dla drapieżników. Jednak jedna z grup gatunków Rhabdophis występujących w południowych Chinach zmieniła swoją dietę z trujących ropuch na nieszkodliwe dżdżownice. Pomimo tego, węże te nadal wydają się posiadać tę samą klasę toksyn obronnych, którą ich krewni czerpią z płazów. Analiza chemiczna wykazała, że węże pozyskują ją teraz od jedynego innego organizmu znanego z produkcji związków bufadienolidowych – ogników.

Odkrycia dokonał międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem Akiry Mori z Uniwersytetu w Kioto, który bada węże od ponad 20 lat. Badania Mori ujawniły, że większość gatunków Rhabdophis ma struktury zwane gruczołami nuchalnymi, w których przechowują toksyny uzyskane ze swoich ofiar.

’To Akira, który wymyślił hipotezę, że być może węże nie produkują toksyny, ale w rzeczywistości spożywają ropuchy i przechowują lub sekwestrują te toksyny’, mówi wieloletni współpracownik Mori, Al Savitsky.

Savitsky, który pracuje na Uniwersytecie Stanowym Utah w USA, wyjaśnia, że kiedy zespół zaczął badać ewolucyjne relacje między różnymi gatunkami Rhabdophis, natknął się na nieoczekiwany paradoks. Ustaliliśmy, że w zachodnich Chinach istnieje grupa, która zmieniła swoje podstawowe pożywienie z dżdżownic, a mimo to pozostaje toksyczna z tą samą ogólną klasą toksyn – bufadienolidami”, mówi.

To odkrycie zapoczątkowało poszukiwania źródła toksyn. Zespół przeanalizował gruczoł karkowy i zawartość żołądka dzikich węży, jak również zachowanie węży w niewoli w stosunku do różnych rodzajów pożywienia.

Stereochemia związków bufadienolidowych dostarczyła kluczowej wskazówki do zagadki, mówi Savitsky. Bufadienolides są klasą steroidów, które zakłócają funkcjonowanie komórek mięśnia sercowego. Podczas gdy szkielet steroidowy bufadienolidów produkowanych przez ropuchy zawiera tylko cis-składające się pierścienie A i B, związki firefly zawierają również struktury trans-składające się. Położenie grup acetylowych potwierdziło również, że toksyny magazynowane przez dzikiego Rhabdophis musiały pochodzić od muchówek. Zostało to poparte obecnością larw muchówek w żołądkach węży.

Węże są znane z wykorzystywania wskazówek chemosensorycznych przy wyborze ofiar. Biorąc pod uwagę niepodobieństwo między ropuchami i muchówkami, zespół sugeruje, że odżywiające się robakami Rhabdophis musiały aktywnie poszukiwać nowego źródła bufadienolidów, aby utrzymać swoją obronę, gdy podział ewolucyjny nastąpił około 13 milionów lat temu. Aby to sprawdzić, przeprowadzili testy preferencji chemicznych, prezentując wężom próbki związków związanych z różnymi zwierzętami ofiarnymi i analizując reakcję węży za pomocą pomiaru zwanego „wynikiem ataku przez uszczypnięcie językiem”.

„Kiedy węże wystawiają język, zbierają lotne cząsteczki, które następnie są dostarczane do narządów womeronasalnych, a te narządy womeronasalne reagują preferencyjnie na pewne klasy związków, które są związane ze zdobyczą”, mówi Savitsky. Licząc ile razy węże wysuwały języki lub atakowały pachnące zdobyczą waciki, badacze wywnioskowali preferencje żywieniowe różnych gatunków Rhabdophis. To ponownie podkreślił robakożerców „upodobanie do larw firefly.

Wyniki 'ujawniają niezwykły przykład konwergentnej obrony chemicznej’, zauważa Steve Mackessy, ekspert w jadu węża na Uniwersytecie Północnego Kolorado. To, co czyni to badanie wyjątkowym, to fakt, że pomimo tej poważnej zmiany diety, obrona sekwestrowanej toksyny została zachowana, ale tym razem za pośrednictwem innego źródła ofiar, owadów lampirydów” – mówi. Mackessy dodaje, że połączenie chemicznej, diety i analizy behawioralnej zapewnia 'dobrze udokumentowany przykład ekstremalnej zmiany diety przy zachowaniu przodka systemu obrony chemicznej’.

.