Okinawan pit hugormgenom afslører udviklingen af ​​slangegift

Et bid fra en hugorm, lokalt kendt som habu, kan forårsage permanent invaliditet og endda død. Endnu, meget om dets gift forbliver en gåde. Meget varierende i sammensætning, selv mellem kuldkammerater, denne giftige cocktail bliver ved med at ændre sig gennem generationer.

En nylig undersøgelse i Genombiologi og evolution kaster lys over udviklingen af ​​slangegifte. For første gang, forskere har sekventeret et habu-genom, den fra Taiwan habu (Protobothrops mucrosquamatus), og sammenlignede den med dens søsterart, Sakishima habu (Protobothrops elegans).

Mere end 50 tilfælde af slangebid blev registreret i det seneste år på Okinawa alene, tal fra præfekturernes regering viser. Globalt, slangebid forårsager mellem 81, 000 og 138, 000 dødeligheder om året, ifølge Verdenssundhedsorganisationen. I udviklingslande og landdistrikter med høj eksponering for giftige arter og knappe medicinske ressourcer, slangebid kan være særligt ødelæggende. For sådanne steder, at skabe effektiv antigift kan være et spørgsmål om liv eller død.

"I mange år var det kendt, at slangegifte udvikler sig meget hurtigt, og den mest almindelige forklaring på dette har været naturlig selektion, " sagde Alexander Mikheyev, seniorforfatter på papiret og leder af økologi- og evolutionsenheden ved Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), "men der er grunde til at mistænke, at dette måske ikke er den eneste evolutionære kraft på arbejde."

Ved at tage prøver af gifte og blødt væv fra mere end 30 eksemplarer af Taiwan og Sakishima habus, invasive, men veletablerede arter på Okinawa, forskere fra OIST og Okinawa Prefectural Institute of Health and Environment var i stand til at kortlægge hele sekvenser af giftgener. Deres undersøgelse viser mere end én faktor, der spiller ind i udviklingen af ​​denne gift.

For at forstå, hvordan den kemiske sammensætning af et slangebid udvikler sig, det er afgørende at forstå dens redundans. Ligesom flere motorer, der tillader et fly at flyve, hvis en af ​​dem skulle fejle, gift retter sig mod flere systemer, at sikre slangens succes. Denne komplekse blanding af proteiner og små organiske molekyler angriber afgørende byttedyrs fysiologiske systemer, såsom blodtryk eller blodkoagulation, på flere punkter. Selvom en giftkomponent ikke viser sig optimalt effektiv, forskellige andre gør.

Typisk, en habu injicerer en lille mængde gift, en dråbe på størrelse med et knappenålshoved. Endnu, den er mere end stærk nok til at lamme en gnaver. Evolutionsbiologer kalder denne overskudskraft, som forhindrer bytte i at skade eller dræbe en slange, "overkill."

Over tid, som slanger formerer sig, fordelagtige egenskaber af gift videregives til afkom i processen med naturlig udvælgelse. Imidlertid, afkommet kan også arve andre egenskaber - ikke nødvendigvis gavnlige. Fordi den gennemsnitlige dosis af gift er så høj - i nogle tilfælde dræber byttet næsten øjeblikkeligt - kan det maskere ineffektivitet i giftens kemiske sammensætning. Disse ineffektiviteter kan overføres fra generation til generation med relativt lille effekt på giftens funktion.

"Du kan tænke på gifte, der udvikler sig over to akser, " sagde Mikheyev. "En af dem presser dem til at være mere effektive, men en anden akse presser dem faktisk til at være mindre effektive."

"Vi finder først på analysemetoder til at se på gift omfattende, " sagde Steven Aird, første forfatter på papiret. "Der er enormt meget, vi kan lære."

Forskernes arbejde åbner døren til nye studieveje såvel som medicinske anvendelser.