Moderne čegrtuše smanjile su svoj arsenal oružja u usporedbi s ogromnim arsenalom svojih predaka. Pojedinci danas imaju nepovratno izgubljene gene koji proizvode toksine tijekom evolucije, smanjujući raspon toksina u njihovom otrovu, objavili su znanstvenici 15. rujna u Current Biology.
“Nakon što su obavili sav posao da razviju moćne toksine , s vremenom su ih neke zmije izbacile”, kaže koautor studije Sean B. Carroll s Medicinskog instituta Howard Hughes, koji se nalazi na Sveučilištu Wisconsin-Madison. Ove moderne čegrtuše proizvode manje skupove toksina koji su možda više specijalizirani za njihov plijen.
Carroll, evolucijski biolog, i njegovi kolege usredotočili su se na obitelj enzima nazvanih fosfolipaza A2 ili PLA2. Geni obitelji PLA2 glavni su izvor toksičnih proteina u smrtonosnom koktelu otrova čegrtuše. Ovaj skup gena može se miješati, dodavati i brisati kako bi se proizvele različite zbirke toksina.
Podaci o genomu – potpuni katalog genetskog materijala organizma – mogu otkriti kako se ova genetička gimnastika razvijala tijekom vremena. Carrollov tim ispitao je relevantne regije genoma u tri suvremene vrste čegrtuše (zapadna dijamantska zmija, istočna dijamantska zmija i Mojave) i također izmjerio molekule koje su pomogle u transformacijigenetske upute u proteinima. Ovo je pokazalo ne samo kako su geni raspoređeni, već i koje su gene zmije zapravo koristile. Znanstvenici su zatim pomiješali te podatke s genetskim informacijama o drugim blisko srodnim čegrtušama kako bi izgradili potencijalnu evolucijsku priču o gubitku PLA2 gena u skupini zmija.
Najnoviji zajednički predak ove skupine vjerojatno je imao veliku skup PLA2 gena prije 22 milijuna godina, otkrili su znanstvenici. Ova zbirka gena, koja je vjerojatno nastala kroz mnoge duplikacije gena, kodirala je toksine koji utječu na mozak, krv i mišiće zmijskog plijena. Ali prije 4 do 7 milijuna godina, neke vrste čegrtuša neovisno su razvile različite kombinacije ovih gena kako bi dobile manje, specijaliziranije skupove otrova. Na primjer, tri blisko povezane vrste čegrtuša u skupini izgubile su gene koji bi njihov otrov učinili neurotoksičnim.
“Iznenađenje je neselektivan gubitak gena na dvije razine: potpuni nestanak otrova i potpuni nestanak genoma,” kaže Carroll. Drugim riječima, neki od gena još uvijek vrebaju u genomu, ali nisu aktivirani. Proteini koje proizvode geni ne pojavljuju se u otrovu modernih zmija. Ali drugi su geni napustili genompotpuno -- dramatičnija strategija od jednostavnih promjena u regulaciji gena.
Promjene okoliša mogle su potaknuti ovo rasterećenje evolucijske prtljage, kaže Carroll. Ako bi za određenu vrstu zmije njezin glavni izvor hrane prestao reagirati na neurotoksin, zmija bi gubila energiju na proizvodnju proteina koji ne čini ništa korisno.
Nadalje, čegrtuša ne ulaže samo u proizvodnju otrova. Također treba stvarati antitijela i druge proteine kako bi se zaštitila od vlastitog otrova, kaže Todd Castoe, evolucijski biolog sa Sveučilišta Texas u Arlingtonu koji nije bio uključen u studiju. Kako zmijino oružje postaje složenije, tako postaje i njen štit – a ta zaštita može potrošiti resurse.
Istraživači su također otkrili da geni za otrov možda nisu dosljedni čak ni unutar jedne vrste čegrtuše; možda zato što su se zmije u različitim područjima specijalizirale za različit plijen. Jedna zapadna dijamantna čegrtuša koju je Carrollov tim analizirao imala je neočekivane dodatne gene koji su nedostajali drugim zapadnim dijamantnim čegrtušama. Njegov laboratorij trenutačno proučava te razlike unutar vrste u sastavu otrova kako bi vidio kako je PLA2 regija genoma i danas dinamična.
Što se tiče predaka čegrtuše, nemoguće je točno reći koliko je moćan bio otrov gmaza .sada izumrlo doba, kaže Carroll. Ali širi raspon enzima koje je ova čegrtuša mogla hipotetski proizvesti dao bi joj veću fleksibilnost da prilagodi svoj otrov okolišnim krivuljama – sposobnost koju Castoe opisuje kao "vrhunac zla".
Prevedeno i prilagođeno sa: //bit.ly/2iZHw1l
