Dragulji prašume i njihova smrtonosna jedinjenja

Žabe otrovnice, koje pripadaju porodici Dendrobatidae, poznate su kao “dragulji prašume” zbog svojih raznolikih, jarkih boja koje su svojevrsni upozoravajući signali za njihove predatore. 

Koža ove vrste žaba dolazi u toliko različitih boja i kombinacija i vrlo su sitne, te jesu prijatan prizor, ali ih nipošto ne treba potceniti kao opasne protivnike.

Žaba otrovnih strelica (eng. Poison dart frog)

Izvor: https://www.livescience.com/poison-dart-frog

 

O familiji Dendrobatidae

S obzirom na puno varijeteta boja kože, pretpostavlja se da su se te razlike javile kada je Panama bila poplavljena pre više od 10.000 godina, te su se žabe odvojile i samim tim razvile svoje jedinstvene boje.

Uglavnom nastanjuju tropske kišne šume Centralne i Južne Amerike. Pogoduju im vlažni, kameniti uslovi.

Distribucija familije Dendrobatidae

Izvor: https://amphibiaweb.org/lists/Dendrobatidae.shtml 

Najmanje jedinke su u proseku 2.5cm dugačke, dok su najveće svega 5cm dugačke. Radi poređenja, recimo da je najmanja jedinka dugačka koliko i jedan komadić kikirikija, dok najveća dostiže tek veličinu jedne voćke limete. Iako su tako male, količina otrova koju jedna jedinka proizvede dovoljna je da ubije čak 10 odraslih osoba ili čak 20.000 miševa!

Ova familija žaba je jedinstvena po još jednoj činjenici – ovo su diurnalne žabe. To znači da su, osim tokom noći, takođe aktivne i tokom dana, što ih čini lakšim za ispitivanje.

 

Koje smrtonosno jedinjenje ove žabe proizvode?

Toksin koje proizvode u žlezdama u koži naziva se batrahotoksin. Njegov značaj i jačina shvaćeni su još u plemenima Aboridžina, koji su na vrh svojih strela za lov stavljali vrlo malu, ali sasvim dovoljnu količinu ovog otrova da usmrti veliku životinju ili pak suparnika. Oni su koristili otrov sa kože jedinke Phyllobates terribilis, jedinku koja pripada najtoksičnijem rodu žaba Phyllobates.

 

Batrahotoksin je steroidni alkaloid i vrlo intenzivan neurotoksin. Kada žabu koja proizvodi ovaj toksin proguta predator, toksin se intenzivno luči i vrlo brzo usmrti predatora. Deluje kao neurotoksin tako što remeti rad natrijumskih kanala u okviru moždanih sinapsi.

U regularnim fiziološkim uslovima, kroz natrijumske kanale kontrolisano protiče pozitivno naelektrisani natrijumov jon (Na⁺) i ulazi u pretežno negativno naelektrisanu unutrašnjost ćelija. Tim protokom jona i aktivacijom električnih impulsa, postiže se komunikacija između nervnih ćelija. Kada je promet natrijumovih jona nekontrolisan, to dovodi do poremećene komunikacije između nervnih ćelija.

Filogenija Dendrobatidae na osnovu obojenosti i toksičnosti

Izvor: https://www.semanticscholar.org/paper/The-evolution-of-coloration-and-toxicity-in-the-Summers-Clough/db625aec5ec2e93e7048ed2fb64946a88bac6eb6 

Dakle, batrahotoksin drži natrijumske kanale konstantno otvorene, te se signali sasvim poremete jer se povećava spontano oslobađanje neurotransmitera,  javljaju se pojačano formiranje cikličnog AMP-a u moždanom tkivu i nekontrolisane kontrakcije mišića.

Ovakav efekat u stanju je da momentalno usmrti žrtvu.

Phyllobates terribilis

Izvor:https://www.aquasnack.co.uk/product/phyllobates-terribilis/

 

Kako se batrahotoksin proizvodi?

Interesantna činjenica vezana za proizvodnju batrahotoksina kod ovih žaba jeste da ga one poseduju i aktivno luče isključivo zahvaljujući svojoj ishrani. Poznato je da se hrane insektima, međutim naučnike je dugo mučila enigma toga koji insekti su dovoljno otrovni da ovu žabu učine tako smrtonosnom. Istraživač Džon Dumaher je u radu objavljenom u časopisu PNAS pokušao da objasni ovaj fenomen istraživanjem malo ispitivanog roda Choresine.

Potvrđeno je da se toksičnost žaba otrovnica zasniva na njihovoj ishrani, tako što su se pratile razlike u proizvodnji toksina kod žaba koje su gajene u izolovanim uslovima (u odsustvu tipične ishrane) i kod žaba u divljini.

Žabe gajene u laboratorijskim, izolovanim uslovima vremenom prestaju da proizvode toksin, dok one koje nikada nisu ni izložene divljini ga ni ne počnu sintetisati.

 

Kako se same žabe ne otruju od sopstvenog toksina?

Jedna od strategija koju ove žabe koriste zasniva se na mutaciji gena koji je odgovoran za oblik proteina na natrijumskom kanalu za koji bi se toksin inače povezao i počeo remetiti rad. Dakle, ova mutacija izmeni oblik proteina taman toliko da ga toksin više ne prepoznaje, te se ne može vezati za njega i ne može remetiti rad natrijumskih kanala.

 

Druga interesantna strategija koju koriste jeste takozvani „proteinski sunđer”, čija je uloga da „upije” toksine tako da oni ne dobiju priliku da dopru do mozga. Po svojoj prirodi proteinski sunđer je, kako mu ime kaže, protein koji se poveže sa toksinima i onemogući im slobodno kretanje kroz organizam.

 

Ko bi rekao da tako mali i naizgled bezopasni organizmi mogu imati tako neverovatno utančane mehanizme za preživljavanje i odbranu!

 

Izvori: 

• Albuquerque, E. X., J. W. Daly, and B. Witkop. “Batrachotoxin: chemistry and pharmacology.” Science 172.3987 (1971): 995-1002.

• Daly, John W., et al. “Levels of batrachotoxin and lack of sensitivity to its action in poison-dart frogs (Phyllobates).” Science 208.4450 (1980): 1383-1385.

• Wang, Sho-Ya, and Ging Kuo Wang. “Single rat muscle Na+ channel mutation confers batrachotoxin autoresistance found in poison-dart frog Phyllobates terribilis.” Proceedings of the National Academy of Sciences 114.39 (2017): 10491-10496.

• Poison dart frogs: Facts about the beautiful but deadly amphibians- Live Science

• Dumbacher, John P., et al. “Melyrid beetles (Choresine): a putative source for the batrachotoxin alkaloids found in poison-dart frogs and toxic passerine birds.” Proceedings of the National Academy of Sciences 101.45 (2004): 15857-15860.

• Why don’t poisonous animals die from their own toxins?- Live Science

• Bosmans, Frank, et al. “The poison Dart frog’s batrachotoxin modulates Nav1. 8.” FEBS letters 577.1-2 (2004): 245-248.