De ce nu mor animalele otrăvitoare de propriile toxine atunci când le ingerează?

Unele dintre cele mai otrăvitoare animale din lume sunt niște broaște mici, colorate, din familia Dendrobatidae, care trăiesc în pădurile tropicale din America Centrală și de Sud. O singură broască poartă suficientă otravă pentru a ucide 10 oameni adulți. Interesant este că aceste broaște nu se nasc otrăvitoare – își dobândesc substanța chimică otrăvitoare mâncând insecte și alte artropode, scrie Live Science.

Dar dacă această otravă este atât de mortală, de ce broaștele în sine nu mor când o ingerează?

Abilitatea acestor broaște de a evita autointoxicarea a nedumerit oamenii de știință pentru o lungă perioadă de timp, a spus Fayal Abderemane-Ali, cercetător la Institutul de Cercetări Cardiovasculare din San Francisco al Universității din California și autorul principal al unui nou studiu în Journal of General Physiology care explorează acest fenomen.

În noua lucrare, cercetătorii au studiat broaștele otrăvitoare din genul Phyllobates care utilizează o toxină numită batrachotoxină, care funcționează prin întreruperea transportului ionilor de sodiu în și din celule – una dintre cele mai importante funcții fiziologice din organism.

Când creierul tău trimite semnale către corp, le trimite prin electricitate. Aceste semnale transportă instrucțiuni către părți ale corpului, de exemplu către membre pentru a le spune să se miște, către mușchi pentru a le spune să se contracte și către inimă pentru a-i spune să pompeze.

Aceste semnale electrice sunt posibile datorită fluxului de ioni încărcați pozitiv, cum ar fi sodiul, în celule încărcate negativ. Ionii curg în și din celule prin ”porțile” proteice numite canale ionice. Când aceste canale ionice sunt întrerupte, semnalele electrice nu pot circula prin corp.

Batrachotoxina face ca aceste canale ionice să rămână deschise, rezultând un flux liber de ioni încărcați pozitiv în celule, a declarat Abderemane-Ali pentru Live Science. Dacă aceștia nu pot închide, întregul sistem își pierde capacitatea de a transmite semnale electrice.

„Avem nevoie ca aceste canale să se deschidă și să se închidă pentru a genera electricitate care ne conduce mușchii creierului sau ai inimii”, a spus Abderemane-Ali. Dacă canalele rămân deschise, „nu există activitate cardiacă, nu există activitate neuronală sau activitate contractivă”.

Deci, cum evită aceste broaște și alte animale otrăvitoare să sufere aceeași soartă?

Există trei strategii pe care animalele otrăvitoare le folosesc pentru a opri autointoxicarea, a spus Abderemane-Ali:

• Cea mai frecventă implică o mutație genetică care modifică ușor forma proteinei țintă a toxinei – poarta ionului de sodiu – astfel încât aceasta să nu se mai poată lega de proteină. De exemplu, o specie de broască otrăvitoare numită Dendrobates tinctorius azureus poartă o toxină numită epibatidină care imită o substanță chimică de semnalizare benefică numită acetilcolină. Potrivit unui studiu din 2017 publicat în revista Science, aceste broaște au dezvoltat adaptări ale receptorilor lor de acetilcolină care au schimbat ușor forma acestor receptori, făcându-i rezistenți la toxină.
• O altă strategie, utilizată de prădătorii de animale otrăvitoare, este capacitatea de a scăpa în totalitate de toxina din corp, a spus Abderemane-Ali. Acest proces nu este neapărat același lucru cu evitarea autointoxicării, este doar un alt mod prin care animalele evită să fie otrăvite de lucrurile pe care le mănâncă.
• A treia strategie se numește „sechestrare”. „Animalul va dezvolta sisteme de captare [sau] de absorbție a toxinei pentru a se asigura că nu provoacă probleme animalului”, a spus Adberemane-Ali.

În studiul lui Adberemane-Ali, el a clonat canalele de sodiu-ion de la broaștele Phyllobates și le-a tratat cu toxina. A fost surprins să vadă că aceste canale nu erau rezistente la toxină.

„Aceste animale ar trebui să fie moarte”, a spus Abderemane-Ali. Deoarece canalele de ioni de sodiu ale broaștelor nu au rezistat efectelor perturbatoare ale toxinei, broaștele nu ar trebui să poată supraviețui cu această toxină în corpul lor.

Pe baza acestor rezultate, Abderemane-Ali suspectează că aceste broaște folosesc cel mai probabil strategia de sechestrare a evitării autointoxicării prin utilizarea a ceva pe care el îl numește „burete proteic”. Broaștele produc probabil o proteină care poate elimina toxina și o poate ține, ceea ce înseamnă că toxina nu are niciodată șansa de a ajunge la canalele proteice vulnerabile în primul rând.

Broaștele Rana catesbeiana folosesc, de asemenea, sechestrarea, a spus Abderemane-Ali. Aceste broaște produc o proteină numită saxiphilin, care se poate lega și bloca toxina saxitoxina. Saxifilina este în prezent studiată ca o soluție potențială pentru neutralizarea toxinelor introduse în alimentarea cu apă de către înfloririle dăunătoare ale algelor.