מה ההבדל בין בעלי חיים רעילים לארסיים?

בתוך יער צחיח של קקטוסים, צפרדעים Corythomantis greeningi נראות די לא מזיקות. בניגוד לצבעי הזהירות הבהירים של צפרדעי חץ הרעל, צפרדעי העץ הללו מגוונות בגוונים חומים וירוקים. אז כשקרלוס ג'ארד ממכון בוטנטאן בברזיל העז לאסוף ולחקור אותם, הוא לא חשב שהם מהווים איום גדול - עד שחש כאב בכף ידו.

תוכן קשור

• להפתעת המדענים, אפילו נחשים לא רעים יכולים להכות במהירות מגוחכת
• פענוח הסוד הקטלני של ארס הנחש
• באי ברזילאי האימתני הזה יש את הריכוז הגבוה ביותר של נחשים ארסיים בכל מקום בעולם

"לקח לי הרבה זמן להבין כי לכאב היה קשר עם האוסף העז והלא זהיר של בעלי החיים האלה שפגעו בכף ידי", נזכר ג'ארד. הביולוג נפל טרף למנגנון הגנה ייחודי לחלוטין: הצפרדעים עם ראש הקסדה משתמשים בדוקרנים לאורך שפתיהם כדי להזריק כימיקלים חזקים, ומעניקים לתוקפנים תערובת בין קת ראש לספוג רעיל. לאחר מחקר מדוקדק, ג'ארד וצוותו גילו ש C. greeningi ומין קשור בצפרדע הייד, אפרספנודון ברונוי , הם הצפרדעים הארסיות היחידות המוכרות למדע.

"זה מאוד מגניב. חסר תקדים יהיה למעשה אנדרסטייטמנט, "אומר בריאן פריי, ביולוג מולקולרי מאוניברסיטת קווינסלנד שלא היה קשור למחקר. אבל אם כבר ידענו שצפרדעים יכולות להיות רעילות, מדוע תגלית זו היא עניין כה גדול? התשובה נעוצה בהבדל שלא הובן היטב בין רעל לארס.

יש אנשים שמשתמשים במילים זה בזה להחלפה מכיוון שברגע שהם בגוף הכימיקלים גורמים נזק דומה, תוקפים את הלב, המוח או יעדים חיוניים אחרים. אבל המונחים אכן אומר דברים שונים מאוד. באופן מסורתי, יצורים ארסיים נושכים אותך, עוקצים או דוקרים אותך כדי לגרום לנזק שלהם, בזמן שיש לך נשיכה או נגיעה בבריטים רעילים כדי להרגיש את השפעותיהם. המשמעות היא שאורגניזמים ארסיים זקוקים להיכנס, כמו ניבים או שיניים. כל התמנונים ארסיים, יחד עם כמה דיונונים, שפע של נחשים, עכבישים ועקרבים, כמה לטאות, עטלפי ערפד ואפילו הקיאן הנוראטי נייקביוס . חלק מהדגים, כולל דגי האריה, משתמשים בקוצים כדי לעקוץ תוקפים עם ארס. הצפרדעים הברזילאיות אינן הדו-חיים הארסיות היחידות. כשהוא מותקף, חדישים עם צלעות איבריות דוחפים את הצלעות שלהם כך שקוצים בקצוות יביאו טורף עם רעלן.

העיגול הצלע האיברי מרחיב את צלעותיו בכדי לדחוף דוקרנים בסגנון וולברין וטורפים עם הקצוות הארסיים. למרות שרעלני הנובלים נבדקים פחות, החוקרים סבורים כי בעלי החיים עשויים להשתמש באסטרטגיה ארסית דומה לזו של צפרדעים ההיליד. (חאבייר אבאלוס אלווארז / פליקר CC BY-SA 2.0)

אורגניזמים רעילים נוקטים גישה פסיבית יותר, לרוב מרפדים את העור או משטחים אחרים בכימיקלים רעילים. ניתן לחלוט רעלים מהתחלה בתוך בעל החיים או לרכוש באמצעות דיאטה. קרפדות קנה מפרישות באופן טבעי רעל שהן מכינות בבלוטות מאחורי אוזניהן. בינתיים, צפרדעי חץ רעל מייצרות ציפוי עור אלקלואידי רעיל ביותר שהם נובעים מעיסוק בנמלים. צפרדעים של אימא מעבירות את הכימיקלים לזעצנים דרך שקיות ביצה, כך שאם אתה מוציא צפרדע חץ רעל צעיר מהסביבה הטבעית שלו, הוא למעשה יאבד רעילות.

הצורך לעכל מאכלים שאינם משתמרים כדי לשרוד עשוי להיות הדבר שגרם לאורגניזמים מסוימים להתפתח רעלים, המשמשים בעיקר להגנה מפני טורפים. "אם זה סיפק הגנה מסוימת מפני טורפים, אתה יכול לראות איך זה יכול להעדיף את ההתפתחות של מערכות לריכוז בפועל של הרעלים בעור ולא להיפטר מהם, " מסביר קייל סאמרס, ביולוג אבולוציוני באוניברסיטת מזרח קרוליינה.

לעומת זאת, ארסים התפתחו לשם הגנה, עבירה - או שניהם. יש אורגניזמים שאף משתמשים בארס בהזדווגות. הפלטיפוס הזכרי יורה את הרעלן שלו מתווי רגליים זעירות ועקצניות כדי לשתק את המחזרים היריבים.

אל תתנו לחשבון הברווזון המקסים להטעות אתכם. ארס האדיבה המיוצר בבלוטות הכפר של יונק מטילות ביצה, משתק בקצרה יריבים מזדווגים, ומאפשר למנצח להשתכשך על נקבה. (Trevira1Flickr CC BY-NC 2.0) בין אם הטייפן הפנימי הוא הנחש הארסי ביותר בעולם, הוא ללא ספק אחד המסוכנים ביותר. הנחש חי בסביבה הצחיחה של צפון מזרח אוסטרליה. (: מתיו קליין / פליקר CC BY-NC-ND 2.0) במשך שנים, מדענים אף כי דרקון קומודו נהרג באמצעות חיידקים שצומחים בפיו. במציאות, הלטאות עושות ארס משלהן בבלוטות פה קטנטנות שאיש לא הבחין בהן קודם. (טוני סייפרט / פליקר CC BY-NC-ND 2.0) קוצים של דגי אריות ארסיים משמשים כדי להרתיע טורפים ולא לצוד טרף. (: Peter Liu Photography / Flickr CC BY-NC-ND 2.0) צפרדע החץ הרעל הזהוב נחשבת לאחת הרעלות ביותר במשפחת הצפרדעים. צבעם הבהיר משמש לאזהרה לטורפים. (: סילווין דה מונק / פליקר CC BY-NC-ND 2.0) תמנונים אנטארקטיים, כמו חרקיות Pareledone למעלה, הם בעלי הארס היחיד שנראה שפועל בטמפרטורות תת אפסיות. (ארמין רוז)

ארס צצו בערך 30 הזדמנויות נפרדות ברחבי עץ החיים, מעריך פריי. רובם נובעים מאנזימים תקינים לחלוטין. לדוגמא, ארס העכביש מקורו בהורמון לא מזיק - גרסת העכביש של האינסולין. דרך אחת שיכולה לקרות היא כאשר הגן לחלבון נפוץ באיבר אחד משוכפל. העותק משתנה ובסופו של דבר מופיע איפשהו שהוא לא אמור להיות - כמו בלוטות הרוק בנחשים. כאשר היצור אז נושך טרף או מתגונן מפני טורף, החלבון המוצב עשוי להיות רעיל מעט ליריבם. עם הזמן, האבולוציה מעדיפה את החברים הארסיים של המין והאנזים מתפתח בעוצמה.

במקרה של הצפרדעים הארסיות, שני המינים התגלו בשנות ה- 1800, אך הם קפצו מתחת לרדאר עד כה מכיוון שאיש מעולם לא בחן לעומק את הביולוגיה שלהם.

"אפילו הספר האחרון על צפרדעים ברזילאיות מפרט אותם כבלתי רעילים", אומר מחבר המחקר אדמונד ברודי, ביולוג מאוניברסיטת יוטה. אז אחרי האירוע של ג'ארד בשטח, הוא רצה להבין איזה סוג של מכשפות רעילות יכול להיות במשחק. החוקרים אספו בזהירות את C. greeningi הבר ואת A. brunoi לבדיקות מעבדה. הם מצאו ששתי הצפרדעים מפרישות מרקחת לבנה דביקה של תרכובות המכילות כמה מאותם מאפיינים כמו ארס.

הצוות ראה אז שהבלוטות מספקות את הרעלן לדוקרנים בעור הצפרדעים. כאשר הצפרדעים מכווצות את ראש הקסדה שלהן למעלה ולמטה או מצד לצד, הדוקרנים גוזמים את עורם של טורפים בלתי מעורערים (או מדענים) כמו מזרקים ביולוגיים, ומזריקים מנות קטנות של הרעלן לזרם הדם, כך מדווחים ג'ארד וחבריו היום ב ביולוגיה נוכחית . בצפרדעים ההילידות המודרניות אין טורפים ידועים. עם זאת, אי שם בתור זה בטח נתן להם יתרון על פני משהו שמנסה לאכול אותם. לחלופין, כמו האפילה הזכרית, הצפרדעים יכולות להשתמש בארס שלהן בכדי להוציא תחרות הזדווגות.

צילום מקרוב של עור צפרדע של C. greeningi חושף את הדוקרנים הקווים את שפתיו ואת קדמת ראשו. (קרלוס ג'ארד) שני מיני הצפרדעים ההילידיים הופכים את בתיהם ליערות מדבריים המכונים קאטינגיי בברזיל. (קרלוס ג'ארד) צפרדעים היילדיות מסתתרות לעתים קרובות בקקטוסים ביערות הצחיחים שבהם הם גרים בברזיל. (קרלוס ג'ארד) לצפרדעים ברונוי יש מבני ראש דומים לאלה של C. greeningi, ולכן החוקרים חושבים שהם עשויים לשרת מטרות דומות. (קרלוס ג'ארד)

מכיוון שהרעלים מועברים בדרכים שונות, הארס נוטה להיות תרכובות גדולות יותר שיש להזרים כדי לפרוץ את העור, בעוד שרעלים הם בדרך כלל כימיקלים קטנים יותר שניתן לספוג אותם. אז האם סוג אחד של רעלן הוא בעל יסוד חזק יותר מהסוג השני?

צפרדעי חץ רעל זהוב יכולות להרוג אדם עם מעט מיקרוגרם של גו העור האלקלואידי שלו. בינתיים טיפה יחידה של ארס הנחש הטייפני הפנימי יכולה להרוג 100 אנשים. בהשוואה לבורע הברזילאי, C. greeningi הוא קטלני פי שניים וא 'ברונוי קטלני פי 25. בערך גרם אחד של הארס של א ' ברונוי עלול להרוג 300, 000 עכברים או 80 בני אדם. עם זאת, הצפרדעים ההילידות ככל הנראה מייצרות ומספקות את הארס שלהן במנות קטנות בהרבה.

"הרעילות של הרעלים והארס הן משתנה באופן דרמטי בין המינים בטבע", אומר סאמרס, כך שאי אפשר לומר שסוג אחד של נשק כימי מסוכן מיסודו. המוצא העיקרי הוא ששני הארס והרעל יכולים להרוג אותך בדרכים מחרידות וכואבות באמת. ביולוגים בתחום, היזהרו.