Șerpii cu clopoței moderni și-au redus arsenalul de arme în comparație cu arsenalul masiv al strămoșilor lor. Indivizii de astăzi au pierdut în mod ireversibil gene care produc toxine de-a lungul evoluției, reducând gama de toxine din veninul lor, relatează oamenii de știință la 15 septembrie în Current Biology.

"După ce au trecut prin toate problemele de a dezvolta toxine puternice, în timp, unii șerpi au renunțat la ele", spune studiul coautorului Sean B. Carroll de la Institutul Medical Howard Hughes, care se află la Universitatea din Wisconsin-Madison. Acești șerpi cu clopoței moderni produc seturi mai mici de toxine care pot fi mai specializate pentru prada lor.

Carroll, un biolog evoluționist, și colegii săi s-au concentrat asupra unei familii de enzime numite fosfolipaza A2, sau PLA2. Genele din familia PLA2 sunt o sursă majoră de proteine toxice în cocktailul mortal al veninului de șarpe cu clopoței. Acest set de gene poate fi amestecat, adăugat și eliminat pentru a produce diferite colecții de toxine.

Datele genomului - catalogul complet al materialului genetic al unui organism - pot dezvălui modul în care această gimnastică genetică s-a dezvoltat de-a lungul timpului. Echipa lui Carroll a examinat regiunile relevante ale genomului la trei specii moderne de șerpi cu clopoței (Western Diamondback, Eastern Diamondback și Mojave) și a măsurat, de asemenea, moleculele care au ajutat la transformarea instrucțiunilor genetice în proteine.Oamenii de știință au amestecat apoi aceste date cu informații genetice despre alți șerpi cu clopoței înrudiți îndeaproape, pentru a construi o potențială poveste evolutivă pentru pierderea genei PLA2 într-un grup de șerpi.

Cel mai recent strămoș comun al acestui grup avea probabil un set mare de gene PLA2 în urmă cu 22 de milioane de ani, au descoperit oamenii de știință. Această colecție de gene, care a apărut probabil prin multe duplicații genetice, codifica toxine care afectează creierul, sângele și mușchii prăzii șarpelui. Dar, între 4 și 7 milioane de ani, unele specii de șarpe cu clopoței au evoluat de laDe exemplu, trei specii de șerpi cu clopoței strâns înrudite din grup au pierdut genele care le-ar face veninul neurotoxic.

"Surpriza este pierderea nediscriminatorie a genelor pe două niveluri: dispariția completă a veninului și dispariția completă a genomului", spune Carroll. Cu alte cuvinte, unele dintre gene încă se mai ascund în genom, dar nu sunt activate. Proteinele produse de genele respective nu apar în veninul șerpilor moderni. Dar alte gene au părăsit complet genomul - o strategie mai multdramatice decât simplele schimbări în reglarea genelor.

Schimbările de mediu ar fi putut încuraja această descărcare de bagaj evolutiv, spune Carroll. Dacă pentru o anumită specie de șarpe, principala sa sursă de hrană nu mai răspunde la o neurotoxină, șarpele și-ar irosi energia producând o proteină care nu are niciun efect util.

În plus, un șarpe cu clopoței nu investește doar în producerea de venin. Trebuie să producă și anticorpi și alte proteine pentru a se proteja de propriul venin, spune Todd Castoe, un biolog evoluționist de la Universitatea Texas din Arlington, care nu a fost implicat în studiu. Pe măsură ce arma unui șarpe devine mai complexă, la fel se întâmplă și cu scutul său - iar această protecție poate consuma resurse.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că genele veninului pot să nu fie consecvente chiar și în cadrul unei singure specii de șerpi cu clopoței; poate pentru că șerpii din diferite zone sunt specializați în diferite prăzi. Unul dintre șerpii cu clopoței Western Diamondback pe care echipa lui Carroll l-a analizat avea gene suplimentare neașteptate pe care alți șerpi cu clopoței Western Diamondback nu le aveau. Laboratorul său studiază în prezentaceste diferențe în cadrul speciilor în ceea ce privește compoziția veninului pentru a vedea cum regiunea genomului PLA2 este încă dinamică în prezent.

În ceea ce privește șarpele cu clopoței strămoșesc, este imposibil de spus cu exactitate cât de puternic era veninul reptilei acum dispărute, spune Carroll. Dar gama mai largă de enzime pe care acest șarpe cu clopoței ar fi putut să le producă ipotetic i-ar fi oferit mai multă flexibilitate pentru a-și adapta veninul la curbele mediului - o abilitate pe care Castoe o descrie ca fiind "culmea răutății".

Traducere și adaptare după: //bit.ly/2iZHw1l