Ein blauer Pfeilgiftfrosch (Dendrobates tinctorius). (Jim Zuckerman/The Image Bank/Getty Images) Sich mit tödlichem Gift einzuhüllen, ist eine großartige Möglichkeit, Raubtiere davon abzuhalten, mit Ihnen und Ihren Cousins herumzuspielen. Es gibt jedoch einen großen Fehler in diesem genialen Plan: Er besteht darin, sich mit tödlichem Gift einzuhüllen.
Da toxische Verbindungen in der Regel Chaos anrichten, indem sie ein Enzym oder einen Rezeptor blockieren, besteht eine clevere Möglichkeit, den Geschmack Ihrer eigenen Medizin zu vermeiden, darin, einfach einen neuen Satz Schlösser für Ihre tödlichen Schlüssel zu entwickeln.
Aber das scheint nicht die Methode zu sein, die die Evolution für Vögel und Amphibien gewählt hat, die eine Substanz namens produzieren Batrachotoxin .
Forscher der University of California, San Francisco, der Stanford University und der California Academy of Sciences schlagen vor, dass diese Tiere sich stattdessen vor den Auswirkungen des Toxins schützen könnten, indem sie sich darauf verlassen, dass ein Protein es aufnimmt, bevor es Probleme verursacht.
Die Entdeckung verrät uns nicht nur einiges über die Entwicklung toxischer Abwehrstrategien, sondern könnte auch dazu beitragen, neue Gegenmittel gegen giftige Substanzen zu entwickeln.
Batrachotoxin ist ein Neurotoxin, das von einem Alkaloid abgeleitet ist, das von bestimmten Käfern produziert wird. Für eine Handvoll Vogelarten in Papua-Neuguinea stellt das Alkaloid kein Problem dar (z. B. den Pitohui ) und verschiedene Pfeilgiftfrösche endemisch in den tropischen Wäldern Kolumbiens. Tatsächlich verleiht der Verzehr der Käfer ihnen lediglich einen toxischen Schub.
Es heißt, der goldene Giftfrosch Phyllobates schrecklich drückt etwa ein Milligramm Batrachotoxin durch Drüsen in seiner Haut aus. Das hört sich vielleicht nicht nach viel an, aber es würde ausreichen, um ein gutes Dutzend Menschen in ein frühes Grab zu befördern.
Und es sind nicht nur Menschen, die sich Sorgen machen müssen. Da das Toxin durch Bindung an die Natriumkanäle wirkt, die Nervenimpulse steuern, tötet es nahezu alles, was Nerven und einen Herzschlag hat.
Die offensichtliche Frage ist, warum es weder bei den Pfeilgiftfröschen noch bei den Papua-Vögeln die Natriumkanäle blockiert.
Es ist leicht anzunehmen, dass ihre eigenen Natrium-umleitenden Proteine bequemerweise die falsche Form haben. Tatsächlich, vorherige Studien haben sogar mögliche Mutationen identifiziert, die hinter dieser Immunität stecken könnten.
„Allerdings gab es keine funktionellen Studien zu Giftfröschen oder Pitohui-Natriumkanälen, daher bleibt unklar, ob Batrachotoxin-tragende Tiere auf Veränderungen innerhalb ihrer Natriumkanäle oder alternative Resistenzmechanismen angewiesen sind.“ sagt Daniel L. Minor, Jr., ein Biochemiker von der University of California, San Francisco.
Das Team machte sich daran, diese Wissenslücke zu schließen, indem es die im Vogel gefundenen spannungsgesteuerten Natriumkanäle klonte und untersuchte Südliches Uropygien-Pitohui , und zwei Pfeilgiftfroscharten – eine, die das Batrachotoxin trägt, und eine andere, die ähnliche Toxine enthält.
Sie stellten schnell fest, dass die Kandidatenvariante in den Natriumkanälen tatsächlich einen schlechten Schutz bot. Es bietet nicht nur kein hohes Maß an Widerstand, es funktionierte in ihren Nerven auch nicht besonders gut als Natriumkanal.
„Zusammengenommen stellen unsere Beobachtungen die Idee in Frage, dass die Natriumkanalmutation die Batrachotoxin-Autoresistenzstrategie für giftige Vögel und Giftfrösche ist P. schrecklich ,' sagt Unerheblich.
Zurück zum Zeichenbrett kommen die Forscher zu dem Schluss, dass etwas die toxischen Moleküle abfangen muss, bevor es auf die Natriumtore abzielt. Selbst als man den Fröschen das Gift injizierte, schienen sie davon nicht betroffen zu sein.
Obwohl die Studie nicht so weit geht, irgendwelche „giftigen Schwämme“ zu identifizieren, wäre eine solche Entdeckung nicht beispiellos. Unerheblich zuvor gefunden Amerikanische Ochsenfrösche ( Rana Catesbeiana ) produzierte Proteine, die als Schutzschild gegen wirkten tödliche Neurotoxine von Cyanobakterien produziert.
Es wird Saxiphilin genannt und bindet an Saxitoxin, macht es unwirksam und hilft dem Frosch möglicherweise, inmitten der Algenblüte zu überleben.
Ob bei Pfeilgiftfröschen und Pitohui definitiv ein ähnlicher Schutz wirksam ist, muss noch bestätigt werden. Aber es ist eine gute Wette, die Minor und seine Kollegen sicher prüfen werden.
„Diese Sequestrierungsstrategien könnten nicht nur ein allgemeines Mittel zum Schutz vor Toxinen bieten, sondern könnten auch auf Pfaden wirken, die am sicheren Transport und der Konzentration von Toxinen in wichtigen Abwehrorganen wie der Haut beteiligt sind.“ sagt Unerheblich.
„Das Verständnis dieser Wege könnte zur Entdeckung von Gegenmitteln gegen verschiedene toxische Stoffe führen.“
Diese Forschung wurde in der veröffentlicht Zeitschrift für Allgemeine Physiologie .