Schlangengift kann einen ernsthaften Schlag versetzen. Es enthält Neurotoxine (Nerven angreifende Chemikalien), die kleine Säugetiere innerhalb von Minuten töten können – einschließlich anderer Schlangen. Einige Schlangenarten überleben jedoch Bisse, die für andere tödlich sind, sogar von ihrer eigenen Art.
Jetzt zeigt eine Studie von Forschern der University of Queensland, Australien, dass dieses Phänomen auf genetische Veränderungen der Nervenzellrezeptoren zurückzuführen ist. Diese genetischen Mutationen ermöglichen es bestimmten Arten, wie z. B. den burmesischen Pythons, Maulwurfsnattern und der südlichen Stilettnatter, ein bestimmtes Neurotoxin abzuwehren, das im Schlangengift vorkommt.
Professor Bryan Fry und Doktorand Richard Harris haben die genaue Mutation identifiziert und ihre Schutzkräfte erklärt. Sie fanden heraus, dass Veränderungen auf dieser genetischen Ebene bedeuten, dass Rezeptorzellen die gleiche elektrische Ladung tragen wie das Gift. Wenn das Gift versucht, die Zellen anzugreifen, wird es daher abgestoßen, genau wie beim Versuch, zwei positive Enden eines Magneten zusammenzubringen.
Eine einzelne Genmutation ermöglicht es gefährdeten Schlangen, eine Resistenz gegen diese speziellen Toxine zu entwickeln, die als Alpha-Neurotoxine bezeichnet werden. Tatsächlich beobachtete das Team diese Mutation auch bei den Raubschlangen und erzeugte eine „Autoresistenz“, um sie vor ihrem eigenen tödlichen Gift zu schützen.
Schlangen wie Kobras und Kraits, die andere Schlangen jagen, haben ihr Gift so entwickelt, dass die Alpha-Neurotoxine positiv geladene Oberflächenstellen (aktive Bereiche auf der Oberfläche des Moleküls) haben. Solche Stellen ermöglichen es dem Gift, sich an bestimmte Zielnerven mit negativ geladenen Rezeptoren zu binden, als würde man gegenüberliegende Seiten von Magneten zusammenbringen. Das ist attraktiv Interaktion und lähmt durch die Bindung des Giftes die Beute der Schlangen.
Einige heimtückische Schlangen wie die burmesische Python haben jedoch seitdem genetische Mutationen entwickelt, um dieser Art von Interaktion zu entkommen. Sie haben die Aminosäure ihres Zielrezeptors von negativ auf positiv geladen. Dadurch wird die Interaktion mit Alpha-Neurotoxinen abstoßend , das Gift eher abschreckend als bindend.
„Es ist eine erfinderische genetische Mutation, die bisher völlig übersehen wurde. Sie haben zwei positive Ladungen, die sich nahe kommen, es ist, als würden Sie die gleiche Seite von Magneten aneinander halten“, sagte Fry.
„Also haben wir Sequenzen durchsucht und tatsächlich, es gab denselben abstoßenden Effekt bei anderen Arten. Und das alles kam von der Tatsache, dass wir diese unglaubliche Technologie hatten.“
Möglich wurde die Entdeckung durch die Entwicklung künstlicher Nerven, sowohl mit als auch ohne diese genetischen Mutationen, um ihre Wechselwirkungen mit Giften zu beobachten. Das Team verwendet hochmoderne Biosensoren, die nahezu alle Wechselwirkungen zwischen Molekülen messen können. Dabei beobachteten sie einen „synergistischen Effekt“, bei dem der Widerstand durch die Umladung zweier gemeinsamer Stellen erhöht wurde. Dies verringert die Anfälligkeit für Alpha-Neurotoxin, indem es eine stärkere abstoßende Ladungswechselwirkung erzeugt.
„Damit hatten wir nicht gerechnet – dieser Synergieeffekt war beim Betrachten der Daten ziemlich überraschend. Aber es macht Sinn, es zieht im Grunde die Ladungen, um den Widerstand zu verstärken. Wir sind gerade erst darauf gestoßen, also ist es definitiv ein Bereich für weitere Tests“, sagte Harris.
Wie verstärkt dieser Widerstand auch ist, das Gift des Raubtiers wird sich wahrscheinlich wieder anpassen. Nervenrezeptoren haben viele Wechselwirkungsstellen und daher viele potentielle Bindungsstellen für Toxine. Harris sagt, er betrachte auch andere Neurotoxine, die an einen anderen Teil des Rezeptors zu binden scheinen, und finden so ihren Weg, um diese spezielle Art von Resistenz zu umgehen.
„Jeder Nutzen ist mit Steuern verbunden – ein Fitnessnachteil, der erklärt, warum nicht jede Art diese Resistenz entwickelt. Wenn sie nicht extrem gefährdet sind, kann diese genetische Mutation mehr schaden als helfen“, fügte Fry hinzu.
Von der weiteren Untersuchung synergistischer Wechselwirkungen bis hin zur Erforschung völlig neuer Neurotoxine sagt Fry, dass die Forschung des Teams mit der Biosensortechnologie wirklich nur durch ihre Vorstellungskraft begrenzt ist.