Krijesat që konsumojnë specie që përmbajnë toksina vdekjeprurëse kanë zhvilluar një sërë strategjish të zgjuara për të qëndruar gjallë.
Dhjetë gjarpërinjtë u përballën me një situatë të vështirë.
Të mbledhura nga Amazona kolumbiane, ato kishin qenë pa ushqim për disa ditë në robëri dhe më pas iu paraqit një pre jashtëzakonisht e pakëndshme: bretkosat helmuese me tre vija, Ameerega trivittata . Lëkura e këtyre bretkosave përmban toksina vdekjeprurëse – të tilla si histrionikotoksinat, pumiliotoksinat dhe dekahidrokinolinat – që ndërhyjnë në proteinat thelbësore qelizore.
Gjashtë nga gjarpërinjtë mbretërorë të tokës ( Erythromaprus reginae ) preferuan të mbeteshin të uritur. Katër të tjerët u futën me guxim brenda për të vrarë bretkosat. Por, përpara se të gëlltisnin ushqimin e tyre, ata i zvarritën bretkosat nëpër tokë – ngjashëm me mënyrën se si disa zogj i fërkojnë toksinat nga preja e tyre, vuri në dukje biologia Valeria Ramírez Castañeda e Universitetit të Kalifornisë, Berkeley, dhe kolegët e saj, të cilët kryen eksperimentin.
Tre nga katër gjarpërinjtë i mbijetuan vaktit, duke sugjeruar që trupat e tyre ishin të aftë të përballonin toksinat që mbetën .
Qeniet e gjalla kanë përdorur molekula vdekjeprurëse për të vrarë njëra-tjetrën për qindra miliona vjet. Së pari erdhën mikrobet që përdorën kimikatet për të eliminuar konkurrentët ose për të sulmuar qelizat pritëse që po pushtonin; pastaj kafshët, për të vrarë prenë ose për të larguar grabitqarët, dhe bimët, për t’u mbrojtur nga barngrënësit. Në përgjigje të kësaj, shumë kafshë kanë evoluar mënyra për t’i mbijetuar këtyre toksinave. Ndonjëherë ato madje i ruajnë ato për t’i përdorur kundër kundërshtarëve.
Shkencëtarët po fillojnë të zbulojnë këto mbrojtje krijuese antitoksinash dhe shpresojnë si rezultat të identifikojnë trajtime më të mira për helmimet tek njerëzit. Më thelbësisht, ata po mësojnë rreth një force që ka ndihmuar në heshtje në formësimin e komuniteteve biologjike, thotë biologia evolucionare Rebecca Tarvin e Universitetit të Kalifornisë, Berkeley, e cila ndihmoi në mbikëqyrjen e eksperimentit me gjarpërinjtë dhe shkroi për strategji të tilla në Rishikimin Vjetor të Ekologjisë, Evolucionit dhe Sistematikës 2023 .
“Vetëm miligramë të një përbërjeje të vetme, dhe kjo mund të ndryshojë të gjitha ndërveprimet në një ekosistem”, thotë Tarvin.
Luftë biologjike
Speciet bëhen toksike në mënyra të ndryshme. Disa prej tyre i prodhojnë vetë toksinat: për shembull, bretkosat bufonide prodhojnë molekula të quajtura glikozide kardiake që ndalojnë një proteinë të quajtur pompë natriumi-kaliumi nga shmangia e joneve brenda dhe jashtë qelizave. Një shmangie e tillë është kritike për të ruajtur vëllimin qelizor, për të tkurrur muskujt dhe për të transmetuar impulset nervore.
Kafshë të tjera strehojnë baktere që prodhojnë toksina në trupat e tyre – ky është rasti me peshkun puffer, mishi i të cilit që përmban tetrodotoksinë mund të jetë vdekjeprurës për t’u konsumuar .
Dhe shumë të tjerë i marrin toksinat përmes ushqimit – shembuj janë bretkosat helmuese, të cilat hanë insekte dhe marimangat që përmbajnë toksina; këto bretkosa përfshijnë speciet me të cilat u ushqyen gjarpërinjtë e tokës.
Ndërsa disa kafshë evoluan për t’u bërë toksike, ato gjithashtu i ripërpunuan trupat e tyre për të shmangur helmimin e tyre. E njëjta gjë ndodhi me krijesat që hanë ose që i hanë ato. Më e studiuara nga këto përshtatje përfshin ndryshime në proteinat që normalisht çaktivizohen nga toksinat , në mënyrë që ato tani të jenë rezistente. Për shembull, insektet që rriten dhe ushqehen me bimë qumështi të pasura me glikozide kanë evoluar pompa natriumi-kaliumi me të cilat glikozidi nuk mund të lidhet.
Por ndryshimi i një molekule jetësore mund të krijojë ndërlikime për një krijesë, thotë biologia molekulare Susanne Dobler e Universitetit të Hamburgut në Gjermani. Në studimet e saj me insektin e madh të barit të qumështit, i cili ushqehet me fara të barit të qumështit, ajo ka zbuluar se sa më rezistente ndaj glikozideve bëhet pompa, aq më pak efikase është. Dhe ky është një problem në qelizat nervore, ku pompa është veçanërisht kritike.
Duket se insekti ka evoluar në një mënyrë për ta anashkaluar problemin. Në një studim të vitit 2023, Dobler dhe kolegët e tij studiuan rezistencën ndaj toksinave në tre versione të pompës së prodhuar nga krijesa. Ata mësuan se ai më funksional, në tru, është gjithashtu ai më i ndjeshëm ndaj toksinave. Dobler thotë se insekti i barit të qumështit duhet të ketë evoluar në mënyra të tjera për të mbrojtur trurin nga glikozidet.
Dobler dyshon se përfshihen proteinat e quajtura transportues ABCB: Këto ndodhen në membranat qelizore dhe largojnë mbeturinat dhe produktet e tjera të padëshiruara nga qelizat. Ajo ka zbuluar se disa flutura të natës përdorin proteinat transportuese ABCB të vendosura rreth indeve të tyre nervore për të nxjerrë glikozidet kardiake nga qelizat. Ndoshta insekti i barit të qumështit po bën diçka të ngjashme.
Dobler po teston gjithashtu një hipotezë se shumë insekte kanë transportues ABCB në membranat e zorrëve të tyre, duke i ndaluar substancat toksike të hyjnë në trup që në fillim. Kjo mund të shpjegojë se si brumbulli i qepës së kuqe të ndezur, i cili ushqehet me zambakun e luginës të pasur me glikozide, duket se nuk shqetësohet nga toksinat dhe thjesht i nxjerr ato. Jashtëqitjet që rezultojnë kanë përfitimin e sprapsjes së milingonave grabitqare , raportoi Dobler në vitin 2023.
Për gjarpërinjtë mbretërorë të tokës, mëlçia duket se është çelësi. Nga eksperimentet e kulturës qelizore, ekipi i Tarvin ka prova se diçka në ekstraktin e mëlçisë së gjarprit mbron nga toksinat e bretkosave helmuese me tre vija. Ekipi hipotezon se gjarpërinjtë kanë enzima që i shndërrojnë substancat vdekjeprurëse në forma jotoksike, ashtu siç bëjnë trupat e njerëzve me alkoolin dhe nikotinën. Mëlçia e gjarprit mund të përmbajë gjithashtu proteina që ngjiten pas toksinave dhe i bëjnë ato të paafta të lidhen me objektivat e tyre – duke i pastruar ato si sfungjerë. Shkencëtarët kanë zbuluar proteina të tilla “sfungjer toksinash” në gjakun e disa bretkosave helmuese, duke i mundësuar ato të rezistojnë ndaj toksinave vdekjeprurëse të saksitoksinës dhe alkaloideve që marrin nga dieta e tyre.
Ketrat e tokës në Kaliforni duket se përdorin një truk të ngjashëm për t’u mbrojtur nga helmi i gjarprit me zile, një koktej me dhjetëra toksina që shkatërrojnë muret e enëve të gjakut, parandalojnë mpiksjen e gjakut dhe më shumë. Gjaku i ketrit me zile përmban proteina që bllokojnë disa nga këto toksina – si proteinat që gjarpërinjtë me zile përdorin vetë për mbrojtje nëse helmi del nga gjëndrat e tyre të specializuara të helmit. Përbërja e helmit ndryshon në popullatat e gjarpërinjve , dhe biologu evolucionar Matthew Holding i Universitetit të Miçiganit ka prova se përzierja e antihelmit të ketrit është përshtatur për t’u përputhur me gjarpërinjtë vendas .
Mbrojtje të tilla nuk janë të papërshkueshme nga plumbat. Gjarpërinjtë me zile po zhvillojnë vazhdimisht helm të ri për të kapërcyer përshtatjet e ketrave, thotë Holding, dhe madje edhe një gjarpër me zile do të ngordhë nëse i injektohet mjaftueshëm nga helmi i vet.
Kjo është arsyeja pse kafshët, madje edhe ato rezistente, përpiqen, si hap i parë mbrojtës, të shmangin toksinat. Prandaj vjen sjellja zvarritëse e gjarpërinjve të tokës dhe praktika e disa breshkave për të konsumuar vetëm lëkurën e barkut dhe të brendshmet e tritonëve toksikë, jo lëkurën vdekjeprurëse të shpinës . Edhe insektet si vemjet monarke që janë rezistente ndaj glikozideve kardiake do të shpojnë venat e bimëve të barit të qumështit për të kulluar lëngun toksik para se të futen në bimë.
Përvetësimi i toksinave
Shumë kafshë gjejnë gjithashtu mënyra për të ruajtur në mënyrë të sigurt kimikatet toksike që konsumojnë dhe për t’i përdorur ato për qëllimet e tyre. Brumbulli iridescent dogbane, për shembull, merr glikozide kardiake nga bimët e tij pritëse dhe më pas – ndoshta nëpërmjet transportuesve ABCB – i transporton ato në shpinë për vetëmbrojtje. “Kur i bezdisni disi këta brumbuj, mund të shihni pika të vogla që shfaqen në elytra-t e tyre, sipërfaqen e tyre dorsale”, thotë Dobler.
Përmes këtij lloj bashkëjetese me helmin, disa insekte bëhen të varura nga bimët pritëse për mbijetesë. Marrëdhënia midis fluturës monarke dhe bimës së barit të qumështit është një shembull kryesor – dhe një shembull kryesor gjithashtu, i shtrirjes së gjatë që mund të kenë lidhje të tilla të ndërthurura.
Në një studim të vitit 2021, biologu evolucionar dhe gjenetisti Noah Whiteman i Universitetit të Kalifornisë, Berkeley, dhe kolegu i tij identifikuan katër kafshë që kanë evoluar për të toleruar glikozidet kardiake , duke u lejuar atyre të ushqehen me krijesa monarke. Njëra është sqepi i zi me kokë të zezë, një zog që ushqehet me krijesa monarke në pyjet e bredhave në majë të maleve të Meksikës, ku fluturat fluturojnë në jug për të kaluar dimërimin.
Mendojeni pak, thotë Whiteman: Një toksinë që u mblodh në një bimë barishte qumështi në një preri të Ontarios ka ndihmuar në formësimin e biologjisë së një zogu në mënyrë që ai të mund të hajë ushqim të sigurt në një pyll mijëra kilometra larg. “Është thjesht e mahnitshme,” thotë ai, “udhëtimi i përshkuar nga kjo molekulë e vogël dhe ndikimi që ajo ka në evolucion.”