Schlangengift entfaltet eine verheerende Wirkung. Es enthält Neurotoxine, die Nerven angreifende Chemikalien, die kleine Säugetiere – einschließlich anderer Schlangen – innerhalb von Minuten töten können. Dennoch überleben bestimmte Schlangenarten Bisse, die für andere tödlich wären, sogar von ihrer eigenen Art.
Forscher der University of Queensland in Australien haben nun in einer Studie aufgezeigt, dass dies auf genetische Veränderungen der Nervenzellrezeptoren zurückzuführen ist. Diese Mutationen ermöglichen Arten wie der burmesischen Python, Maulwurfsnattern und der südlichen Stilettnatter, ein spezifisches Neurotoxin aus dem Schlangengift abzuwehren.
Professor Bryan Fry und Doktorand Richard Harris identifizierten die präzise Mutation und erklärten ihren Schutzmechanismus. Die genetischen Veränderungen sorgen dafür, dass die Rezeptorzellen dieselbe elektrische Ladung wie das Gift tragen. Beim Angriffsversuch des Gifts stoßen sich beide positiv geladene Bereiche ab – ähnlich wie die gleiche Seite zweier Magnete.
Eine einzige Genmutation verleiht gefährdeten Schlangen Resistenz gegen Alpha-Neurotoxine. Das Team beobachtete diesen Effekt auch bei Raubschlangen, die eine "Autoresistenz" entwickelt haben, um sich vor ihrem eigenen Gift zu schützen.
Schlangen wie Kobras und Kraits, die andere Schlangen jagen, produzieren Gift mit positiv geladenen aktiven Stellen an den Alpha-Neurotoxinen. Diese binden sich an negativ geladene Nervenrezeptoren – eine attraktive Interaktion, die die Beute lähmt.
Arten wie die burmesische Python haben jedoch Gegenmaßnahmen entwickelt: Durch Mutationen wechselte die Ladung des Zielrezeptors von negativ zu positiv. Die Interaktion mit Alpha-Neurotoxinen wird nun abstoßend, das Gift prallt ab statt zu binden.
"Es ist eine hochinnovative genetische Anpassung, die bisher übersehen wurde. Zwei positive Ladungen kommen sich nahe – wie bei der gleichen Seite von Magneten", erläutert Fry.
"Wir haben Sequenzen analysiert und denselben abstoßenden Effekt bei anderen Arten gefunden. Das war nur durch unsere fortschrittliche Technologie möglich."
Die Entdeckung gelang mithilfe künstlicher Nerven mit und ohne Mutation, kombiniert mit hochpräzisen Biosensoren, die Molekülinteraktionen messen. Das Team entdeckte einen "synergistischen Effekt": Die Umladung zweier benachbarter Stellen verstärkt den Widerstand durch stärkere Abstoßung.
"Damit hatten wir nicht gerechnet – dieser Synergieeffekt sprang uns bei der Datenanalyse förmlich ins Auge. Er verstärkt die Ladungsabstoßung und reduziert die Anfälligkeit. Wir stehen erst am Anfang weiterer Untersuchungen", sagt Harris.
Trotz dieses starken Schutzes passen sich Raubtiergifte an. Nervenrezeptoren bieten vielfältige Bindungsstellen für andere Neurotoxine, die diese Resistenz umgehen könnten.
"Jeder Vorteil hat seinen Preis – einen Fitnessnachteil, der erklärt, warum nicht alle Arten diese Mutation entwickeln. Außer bei extremer Bedrohung schadet sie mehr, als sie nutzt", ergänzt Fry.
Von synergistischen Effekten bis zu neuen Neurotoxinen: Mit Biosensortechnologie kennt die Forschung des Teams keine Grenzen außer der Fantasie.