Die Komplexität des Schlangengifts wird durch die Beutediät bestimmt – –

Die Vielfalt der Ernährung spielt eine Rolle bei der Komplexität des Giftes in Grubenottern wie Klapperschlangen, Kupferköpfen und Baumwollmäulchen.

Neue gemeinsame Forschungen von Wissenschaftlern der Clemson University ergaben jedoch, dass die Anzahl der Beutearten, die eine Schlange gefressen hat, die Komplexität des Giftes nicht beeinflusst. Es war vielmehr, wie weit die Beutetiere evolutionär voneinander entfernt waren.

“Es ist nicht nur die Ernährung, die die Variation des Giftes zwischen Schlangen antreibt. Es ist die Breite der Ernährung”, sagte Christopher Parkinson, Professor am Department of Biological Sciences des College of Science. “Wenn eine Schlange 20 verschiedene Säugetierarten frisst, ist ihr Gift nicht sehr komplex. Wenn sie jedoch einen Tausendfüßler, einen Frosch, einen Vogel und ein Säugetier frisst, wird sie ein hochkomplexes Gift haben, da jede Komponente dieses Giftes vorhanden ist bei einem der verschiedenen Tiere, von denen sich die Schlange ernährt, etwas anderes zu beeinflussen. “

Das Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften veröffentlichte die Ergebnisse in einem Artikel mit dem Titel “Phylogenetisch unterschiedliche Diäten begünstigen komplexere Gifte in nordamerikanischen Grubenottern”.

Die Forschung könnte zu besseren Gegengiften führen und anderen Schlangenforschern als Ernährungsdatenbank dienen.

“Schlangenbiss ist eine vernachlässigte Tropenkrankheit. Es tötet nicht viele Menschen in den USA, nur etwa acht pro Jahr. Aber es verursacht bleibende Verletzungen wie neurologische und Gewebeschäden. Auch wenn wir gute Gegengifte haben, könnten sie es sicherlich sein.” Wir haben eine Bibliothek mit den Giften aller Arten in den USA in einem höheren Detaillierungsgrad als zuvor erstellt, sodass jemand anderes, der an der Verbesserung der Gegengifte interessiert ist, diese Informationen verwenden kann “, sagte Matthew Holding. ein ehemaliger Clemson-Postdoktorand, der der Hauptautor des Papiers ist.

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Holding arbeitete mit Forschern von Clemson, der Florida State University, Mexiko und Brasilien zusammen, um die Gifte und Diäten von 46 Arten nordamerikanischer Grubenotter zu untersuchen, einschließlich aller in den USA lebenden. Als nächstes verwendeten sie Informationen über die Ernährung dieser Arten, um zu verstehen, warum einige Gifte einfach und andere sehr komplex sind.

Gifte enthalten Proteine, die gemeinsam die Beute außer Gefecht setzen. Die Anzahl der verschiedenen Proteine, die es enthält, spiegelt seine Komplexität wider.

“Sie können sich Gift als Werkzeugkasten einer Schlange vorstellen”, sagte Holding, der jetzt Postdoktorand der National Science Foundation im Bundesstaat Florida ist. “Ein Schraubenschlüssel, eine Steckdose und ein Schraubendreher haben jeweils eine andere Verwendung. Ebenso hat jedes Protein eine andere Funktion, wenn das Gift in eine Maus, eine Eidechse oder einen Tausendfüßler oder eine andere Beute injiziert wird, die die Schlange frisst.”

“Einige Schlangen haben viel einfachere Gifte mit weniger Bestandteilen. Einige haben viel mehr. Wir wollten aus evolutionärer Sicht verstehen, warum das so sein könnte, erklärte Holding.”

Die Forscher sammelten Gift- und Giftdrüsenproben von Klapperschlangen und Baumwollmäulchen in ganz Nordamerika. Sie verwendeten Sequenzierungstechniken der nächsten Generation, um den bislang größten Datensatz von Proteomen und Giftdrüsen-Transkriptomen für Viperidenschlangen zu generieren.

Anhand naturhistorischer Proben verglichen die Forscher die Komplexität des Giftes mit der Ernährung von Schlangenarten.

“Eine Beutedatenbank auf der Grundlage naturkundlicher Exemplare war von größter Bedeutung, da wir diese Arbeit ohne diese Museumssammlungen nicht hätten durchführen können. Ohne sie hätten wir keinen vergleichenden phylogenetischen Rahmen für den Vergleich der Ernährung und der Evolutionsgeschichte von Schlangen schaffen können”, sagte Parkinson, der hat eine doppelte Berufung in der Abteilung für Forstwirtschaft und Umweltschutz des College für Land- und Forstwirtschaft und Biowissenschaften.

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Das Halten dieser Giftkomplexität ändert sich in Verbindung mit der phylogenetischen Vielfalt von Schlangenfutter, mit der Entwicklung sowohl einfacherer als auch komplexerer Gifte. Die Studie zeigt, dass das Ausmaß der Divergenz zwischen Beutearten für die Entwicklung gezielter Gifte von Bedeutung ist und nicht nur Unterschiede zwischen Beutearten oder wichtigen taxonomischen Gruppen, unabhängig davon, wie sie phylogenetisch verwandt sind.

Einige frühere Studien haben unter Verwendung grober Daten darauf hingewiesen, dass die Ernährung wahrscheinlich eine Variation des Giftes zwischen Schlangen verursacht. Dieses Projekt verwendete genetische Daten der Giftdrüsen für mehr als 250 einzelne Schlangen, eine dichtere Stichprobe als jede andere Studie bisher. Die Forscher stellten auch eine detaillierte Datenbank für Beutegegenstände zusammen. Die Kombination dieser Daten erleichterte das Verständnis der Ursache von Giftschwankungen.

“Da wir Sequenzierungswerkzeuge der nächsten Generation verwenden, können wir mehr tun, als die Anzahl der Komponenten im Gift zu zählen. Wir könnten den genetischen Sequenzen, die zu diesem Merkmal in diesen Taxa beitragen, viel näher kommen, was zuvor noch nicht geschehen war “, Sagte Holding.

Die Studie zeigte, dass die Ernährungsvielfalt die Komplexität in drei der vier größten Giftgenfamilien in Vipergiften vorhersagt. Serinproteasen, Metalloproteinasen und Phospholipasen hatten eine positive Beziehung, was bedeutet, je vielfältiger die Ernährung der Schlange ist, desto komplexer ist ihr Gift. Die Ernährung hatte jedoch nicht den gleichen Effekt auf C-Typ-Lektine. Die Ernährungsvielfalt macht zwischen 25 und 40 Prozent der Variation der Giftkomplexität aus.

“Wir haben neue Fragen für andere Forscher aufgeworfen, z. B. warum C-Typ-Lektine einem anderen Beziehungsmuster zur Ernährungsvielfalt folgen als andere Genfamilien und was die verbleibenden drei Viertel der Variation der Giftkomplexität erklärt, für die wir nicht in der Lage sind.” Konto “, sagte Holding.

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Da aus Schlangengift stammende Medikamente zur Behandlung von Herzkrankheiten, Bluthochdruck und Blutgerinnseln beim Menschen eingesetzt werden, ist es umso wahrscheinlicher, dass Wissenschaftler damit Medikamente herstellen können, je besser sie das Gift verstehen.

“Wir sehen das nachgelagerte Potenzial für medizinische oder therapeutische Anwendungen. Was uns jedoch begeistert, ist die Frage: ‘Warum gibt es überhaupt so viele Arten von Schlangen und warum gibt es in diesen Schlangen so viele Arten von Gift, die dies haben?” viele Auswirkungen auf Beute oder Menschen? ‘ “Halten sagte.

Dieses Projekt wurde von der National Science Foundation und der Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo unterstützt. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der unterstützenden Organisationen wieder.

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