Razvoj živalskega kemičnega orožja predstavlja evolucijsko dilemo. Ali naj bo strup prilagojen predvsem za onesposobitev plena ali za povzročanje hitre bolečine, ki bi odvrnila plenilce? Naša nova raziskava kaže, da je pri kačah na prvem mestu vendarle hrana. Strupi so zapletene kemične mešanice, njihova sestava pa je v veliki meri odvisna od njihovega namena. Strupi, namenjeni lovu, hkrati poškodujejo več tkiv in organov ter tako onesposobijo plen. Obrambni strupi imajo po drugi strani eno samo nalogo: povzročiti hitro in močno bolečino, ki plenilca odvrne od napada. Dober primer je pik čebele. Tu se pojavi zanimiva evolucijska dilema. Kaj se zgodi, če želi žival svoj strup uporabljati tako za lov kot za obrambo? To nikakor ni nepomembno vprašanje, saj je zmogljivost strupnih žlez omejena, poleg tega pa naj bi bila proizvodnja strupa za žival energetsko zahtevna. To pomeni, da lahko pride do evolucijskega kompromisa: če žival več virov nameni eni funkciji, jih ima manj na voljo za drugo.
Strupene kače so verjetno najbolje proučena skupina strupenih živali - in to z dobrim razlogom. Kačji ugrizi namreč še vedno predstavljajo velik zdravstveni problem, zlasti v tropskih državah. Zaradi kačjih ugrizov vsako leto umre več kot 100.000 ljudi, več kot 400.000 pa jih utrpi trajne poškodbe.
V teoriji bi lahko protistrupi preprečili številne od teh smrti, vendar se tu pojavi nova težava. Kačji strupi so izjemno raznoliki, ne le med različnimi vrstami, temveč tudi med različnimi populacijami iste vrste. To pomeni, da protistrup, razvit za eno območje, morda ne bo učinkovit na drugem. Razumevanje dejavnikov, ki povzročajo to ogromno raznolikost strupov, je zato prvi korak k učinkovitejšemu zdravljenju.
Kače svoje strupe uporabljajo tako pri lovu kot pri obrambi. Dobro je dokazano, da je prehrana eden ključnih dejavnikov, ki oblikujejo sestavo strupa pri številnih vrstah kač. Obramba pred plenilci pa je bila kot pomemben dejavnik evolucije strupov proučevana precej redkeje in doslej še nikoli v neposredni primerjavi s prehrano. Na podlagi rezultatov predhodne raziskave smo domnevali, da vrste, ki lovijo lahek in manj tvegan plen, kot so žuželke, morda ne potrebujejo posebej smrtonosnega strupa. Tako bi lahko več energije in drugih virov namenile razvoju obrambnih snovi, ki povzročajo bolečino.
Da bi preverili to hipotezo, smo proučili skupino strupenih kač, imenovanih stepski gadi (Vipera ursinii in sorodne vrste). Te nenavadne majhne kače živijo v nižinskih stepah in alpskih travnikih Evrazije. Njihova prehrana je med gadi precej nenavadna, saj se večinoma ali skoraj izključno prehranjujejo s kobilicami, črički in poljskimi kobilicami. Po drugi strani pa so tudi same pogosto plen različnih plenilcev, med njimi ujed, jazbecev in lisic. Prav takšen pritisk bi lahko spodbujal razvoj obrambnega strupa.
Za potrebe raziskave smo potovali po različnih delih Evrope, kjer živijo njihove populacije, in od njih pridobivali strup s tako imenovanim "molzenjem". Gre za postopek, ki kačam ne povzroča škode; po odvzemu strupa smo jih izpustili nazaj v njihovo naravno okolje. Zbrali smo tudi strup drugih evropskih gadov, med drugim navadnega gada (V. berus), laškega gada (V. aspis) in modrasa (V. ammodytes), ki se večinoma prehranjujejo z nevarnejšim plenom, kot so glodavci.
Če bi naša teorija o evolucijskem kompromisu držala, bi pričakovali, da bodo ti strupi bolj prilagojeni lovu in manj povzročanju bolečine kot strupi stepskih gadov. Da bi izmerili, kako močno strupi povzročajo bolečino, smo jih preizkusili na kulturah specializiranih senzoričnih živčnih celic. Te celice so odgovorne za zaznavanje škodljivih dražljajev v telesu. Ko se takšna celica aktivira in sproži občutek bolečine, vanjo začnejo pritekati kalcijevi ioni. Zato smo celice obdelali s fluorescentnim barvilom, ki reagira s kalcijem, in nato merili oddano fluorescenco, da bi ugotovili, ali je strup celice aktiviral. Na naše presenečenje nobeden od testiranih strupov ni aktiviral teh celic, ne glede na prehrano kač. To je veljalo tudi za stepske gade, ki se prehranjujejo z žuželkami. Kaže torej, da so se strupi evropskih gadov, podobno kot pri večini kač, verjetno razvili predvsem za onesposobitev plena in ne za odvračanje plenilcev. To seveda ne pomeni, da ugriz gada ne boli. Boli. Vendar se zdi, da bolečino večinoma povzročajo stranski učinki drugih učinkov strupa, na primer vnetje, razgradnja tkiva ali mišični krči.
V svetu kač sicer obstajajo tudi izjeme. Nekateri toksini, ki jih najdemo pri suličastih gadih in koralnicah, neposredno spodbujajo receptorje za bolečino. Toda takšne toksine so doslej odkrili le pri peščici vrst, njihova ekološka funkcija pa ostaja nepojasnjena. Zgodba o kačjem strupu je zato še daleč od konca. Naši izsledki ne razkrivajo univerzalnega pravila, temveč kažejo, da je pri evropskih gadih evolucijski pritisk, povezan z učinkovitim lovom plena, očitno prevladal nad potrebo po odvračanju plenilcev. Razumevanje, kje ta vzorec velja in kje ne, bi lahko pomagalo pojasniti, zakaj se kačji strupi med seboj tako izrazito razlikujejo. To pa je pomemben korak na poti do razvoja učinkovitejšega zdravljenja ljudi po kačjih ugrizih po vsem svetu.
- Balint Üveges, raziskovalec, Center za ekološke raziskave, Univerza Bangor, Wales.
- Wolfgang Wüster, profesor zoologije, Univerza Bangor, Wales.
