Informatie

Ratelslangen ontwikkelen sterker gif


Ik heb gehoord dat ratelslangen sterker gif ontwikkelen waardoor er elk jaar meer mensen sterven aan ratelslangenbeten.

Maar waarom zou een slang die al erg giftig is, sterker gif moeten ontwikkelen? Ik bedoel voor de gifbestendige grondeekhoorns, zou de slang niet gewoon langer kunnen wachten of misschien meer dan eens toeslaan voordat hij eet?

En ik kon zien dat dit de komende eeuwen tot een overbelasting van het gif zou leiden. Als ratelslangen sterkere gif blijven ontwikkelen in het tempo dat ze zijn, kunnen ratelslangen zo giftig worden als een cobra of erger. Daarnaast kan het steeds minder rammelen totdat het gewoon stopt met het gebruik van de rammelaar.

Dit komt door het feit dat we sterkere pitadder-antivenoms ontwikkelen (voornamelijk door het injecteren van ratelslangengif, koperkopgif en cottonmouth-gif in een dier met een sterker immuunsysteem zoals een paard en na een tijdje de antilichamen te krijgen die nodig zijn voor het tegengif ) dat ratelslangen sterker gif ontwikkelen?


Ik heb wel een artikel gevonden waarin melding wordt gemaakt van het versterken van het gif: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120605102638.htm

Het kan een evolutionaire bonus zijn. Slangen met het krachtigste gif laten mogelijk minder overlevenden achter, vooral bij mensen die op een slang zouden jagen als ze die konden vinden. Een slang die minder overlevenden achterlaat, kan mogelijk beter ontsnappen. Het kan ook meer succesvolle jachten hebben, waardoor ze om te beginnen giftig zijn geworden.

In tegenstelling tot de wapenwedloop van antibiotica tegen bacteriën, is het onwaarschijnlijk dat antivenom de oorzaak is van gevaarlijkere slangen.

Wat betreft "eeuwen van nu" kunnen we echt niet veronderstellen of krachtiger gif een meer nuttige evolutionaire eigenschap zal blijven. Een krachtiger gif heeft geen oneindig aanhoudende effectiviteit. Na een bepaald punt is wat gebeten is niet meer dood met een sterker gif.


Het levensbedreigende gif van Mojave-ratelslangen is wijder verspreid dan verwacht

De Mojave-ratelslang, die leeft in de woestijnen van het zuidwesten van de Verenigde Staten en centraal Mexico, wordt gekenmerkt door zijn dodelijke gif dat je lichaam kan afsluiten of je binnenkant mals kan maken. Onderzoekers van Clemson University zeggen welke afhangt van waar je je bevindt.

Gebaseerd op slangenbeetdocumentatie van Mojave-ratelslangen al in de jaren 1920, werd gedacht dat deze gevreesde pitadders alleen neurotoxisch gif hadden, een cocktail van enzymen en peptiden die neuronen verstoren en het zenuwstelsel verlammen. Een paar gevallen waren echter merkwaardig anders, waarbij patiënten symptomen vertoonden zoals weefselbeschadiging, desoriëntatie en moeite met het stollen van bloed. Na tientallen jaren van onderzoek schreven wetenschappers deze symptomen later toe aan een tweede giftype in de Mojave-ratelslang: hemorragisch, dat werkt door weefsels in het lichaam te vernietigen.

Om te ontdekken welk giftype waar voorkomt, hebben herpetologen - de wetenschappers die van amfibieën en reptielen houden - gegevens verzameld over Mojave-ratelslangen in het zuidwesten. Het was echter pas in een recente publicatie van Clemson College of Science, postdoctoraal onderzoeker Jason Strickland en hoogleraar biologische wetenschappen Christopher Parkinson, dat de omvang van de verspreiding beter werd begrepen. Hun bevindingen tonen een eigenaardige variabiliteit in de soort.

"Voorafgaand aan dit artikel dacht de 'herp'-gemeenschap dat hemorragisch gif echt zeldzaam was en slechts op één locatie in Arizona en één locatie in Mexico was, maar we laten zien dat het op verschillende plaatsen in de distributie van de slang wordt gevonden," zei Strickland. "Er waren een paar gevallen waarin individuen in onze steekproef beide soorten gif hadden, waarvan onze gegevens suggereren dat het hybriden zijn."

Dit behoud van meerdere soorten gif binnen één soort tart de verwachtingen van de wetenschap. De principes van natuurlijke selectie - 'survival of the fittest' zoals het in de volksmond wordt genoemd - zouden voorspellen dat een van de gifsoorten zou herstellen en de andere langzaam zou afnemen in de loop van meerdere generaties. Het gif dat wint, is afhankelijk van welk type - hemorragisch of neurotoxisch - het beste past bij de Mojave-ratelslang die op prooi jaagt in de dorre woestijn. Toch is dit niet wat er gebeurt.

De bevinding wordt nog eigenaardiger door de resultaten van een studie uit de zomer van 2018 waarin vier genetisch verschillende lijnen van de Mojave-ratelslangen in het zuidwesten van de VS en centraal Mexico werden ontdekt, samen met bewijs dat de lijnen met elkaar broeden. Door dieper in de natuurlijke selectie te duiken, had deze uitwisseling van genen tussen Mojave-ratelslangen de genetische diversiteit tussen hun afstammingslijnen moeten verminderen, waardoor giftypen effectief zouden worden gehomogeniseerd tot de meest geschikte regels.

"Vanuit evolutionair oogpunt is dit abnormaal. Dit is niet wat je zou verwachten," zei Strickland. "Genenstroom zou zoveel variatie moeten voorkomen. Maar zelfs met de hoeveelheid genenstroom die we in deze populaties vinden, is de selectie sterk genoeg om deze specifieke gifsoorten in een zeer lokale omgeving te behouden."

"Wat we hebben kunnen laten zien, is dat er lokale optima zijn. In Texas lijkt het neurotoxische giftype het optimum voor deze soort. Maar als we naar het zuiden gaan, Mexico in of in de buurt van Phoenix, verandert er iets in de natuur, waar het lokale optimum een ​​ander giftype vereist", zegt Parkinson, die een gezamenlijke aanstelling heeft aan de Clemson University in de afdeling bosbouw en milieubehoud van het College of Agriculture, Forestry and Life Science.

De rol van het publiek in het wetenschappelijke proces

De ontdekking vereiste een grote onderzoekssamenwerking tussen de hoofdonderzoekers en studenten in vijf laboratoria in de VS en Mexico, naast bijna 100 burgerwetenschappers die Strickland en collega's verzamelden via sociale media en netwerken. In totaal verzamelden de onderzoekers 216 Mojave-ratelslangen voor hun studie in Californië, Arizona, New Mexico, Texas en Mexico. De "herp" -gemeenschap, zo blijkt, is een sterke, met alledaagse slangenenthousiastelingen die graag onderzoekers willen helpen voor de verbetering van de slangensoort.

Het team ontmoette een aantal van die "herpers" tijdens een jaarlijkse conferentie in West-Texas genaamd SnakeDays - geregisseerd door enthousiaste Jeff Adams - die burgers verenigt die geïnteresseerd zijn in reptielen, evenals academici, wetshandhavingsinstanties voor vissen en dieren in het wild en "herp" -fotografen om te vieren en geld in te zamelen voor het behoud van de natuurdiversiteit.

"Door te vertrouwen op de mensen van SnakeDays, werd wat Jason en Chris 10-20 jaar nodig hadden om te studeren, in slechts een paar jaar voltooid," zei Adams. "Het is veel efficiënter voor wetenschappelijke professionals om op burgers te vertrouwen buiten hun onderzoeksgrenzen, omdat burgers meer weten over het vinden van de lokale flora en fauna. Het is ook kostenefficiënt. Citizen science verlaagt de kosten van onderzoeksprojecten, zodat onderzoekers als Jason en Chris kunnen hun geld beter gebruiken."

Het is het burgerwetenschappelijke aspect, evenals "het educatieve aspect van afgestudeerde studenten en postdocs die grensoverschrijdend werken", dat Parkinson wegneemt van deze studie.

"De wetenschap is echt belangrijk, zonder twijfel, maar gezamenlijk onderzoek en burgerwetenschap zijn zo belangrijk om de wetenschap vooruit te helpen. Het gaat niet alleen meer om een ​​geeky academicus die in een kamer zit, het gaat over hoe het onderzoek mensen beïnvloedt," zei Parkinson.

Een giftige soort met klinisch belang

Minder dan 1 procent van de Amerikaanse bevolking wordt elk jaar gebeten door een giftige slang en nog minder sterven aan hun symptomen. Voor de weinige ongelukkige mensen die worden gebeten, kan het kennen van de distributie van Mojave-ratelslangen leiden tot betere behandelresultaten. Als artsen weten welk giftype in hun regio aanhoudt, kunnen ze de juiste behandeling strategischer toedienen.

"Deze auteurs hebben de meest uitgebreide studie gepubliceerd van een van de medisch meest belangrijke slangen in Noord-Amerika, met provocerende nieuwe perspectieven en verrassende nieuwe ontdekkingen", zegt Sean Bush, een klinisch herpetoloog aan de Eastern Carolina University. "Dit werk geeft inzicht in hoe en waarom gif varieert, wat zich klinisch vertaalt in een basis voor de ontwikkeling van antigif, medicijnkeuze en het op maat gemaakte medische beheer van slangenbeten."

Voor wetenschappers wijst de studie van het team in de richting van de Mojave-ratelslang als een fascinerende modelsoort voor populatiegenetica en evolutionaire studies. Of de Mojave-ratelslang nu gerelateerd is aan de prooi, het milieu of een verandering in het voedingspatroon in de loop van de ontwikkeling, waarom daagt de Mojave-ratelslang de voorspellingen van de wetenschap uit? Wat is het mechanisme?

Toekomstig onderzoek in het Parkinson-lab is van plan deze vragen te onderzoeken door middel van studies naar de evolutie van gif in slangensoorten uit de Nieuwe Wereld.


Hoe ratelslangen hun gif kregen en verloren?

Miljoenen jaren geleden, toen de stamboom van de slang nieuwe takken kreeg, was de voorouder van moderne ratelslangen begiftigd met een genetisch arsenaal aan giftige wapens, waaronder genen voor gifstoffen die het bloed vergiftigen, gifstoffen die de spieren beschadigen en gifstoffen die het zenuwstelsel aantasten, heeft een onderzoeksteam onder leiding van Sean B. Carroll aan de Universiteit van Wisconsin-Madison geleerd.

Maar in een relatief korte periode van evolutionaire tijd, toen dat lidmaat verder vertakt, stoten ratelslangen zoals de oostelijke en westelijke diamantrug van Noord-Amerika hun neurotoxine-genen helemaal af, in plaats daarvan die voor toxines die de spieren en bloedvaten van hun prooi beschadigen. Ondertussen behield de Mojave-ratelslang het neurotoxine en verloor bepaalde andere genen. Hun studie is gepubliceerd in het tijdschrift Huidige biologie.

"We waren het DNA-record aan het ontginnen voor informatie over hoe evolutie werkt", zegt Carroll, hoogleraar moleculaire biologie en genetica aan UW-Madison en vice-president voor wetenschappelijk onderwijs aan het Howard Hughes Medical Institute (HHMI). "Om in deze slangen te kijken, die relatief jong zijn in termen van evolutionaire tijd, en om zulke dramatische verschillen te zien in wie-heeft-wat genetisch is echt verrassend. Dit soort genetische veranderingen gebeuren meestal niet op deze tijdschaal, om deze mate."

Met Elda Sanchez, een medewerker van het National Natural Toxins Research Center en de scheikundeafdeling van de Texas A&M University-Kingsville, en collega's van HHMI, gingen de postdoctorale onderzoekers van UW-Madison Noah Dowell en Matt Giorgianni aan de slag met het traceren van de genetische oorsprong en evolutie van ratelslangtoxines .

Om dit te doen, onderzochten ze de genetische code van familieleden van ratelslangen en reconstrueerden ze hun evolutionaire geschiedenis. Ze ontdekten dat neurotoxine-genen ongeveer 22 miljoen jaar geleden evolueerden, voordat de eerste ratelslangen verschenen, 12 tot 14 miljoen jaar geleden.

"Slangen presenteerden dit echt interessante probleem omdat je al deze verschillende soorten ratelslangen hebt die relatief recent in de Nieuwe Wereld zijn gekomen, en ze zijn enorm uitgebreid en gediversifieerd", zegt Giorgianni. "Voor evolutiebiologen is dat heel interessant. We waren benieuwd hoe de componenten van hun gif in de loop van de tijd zo snel veranderden."

Dus bestudeerden ze de afzonderlijke takken van de ratelslang-stamboom. Wat ze vonden verraste hen en daagde al hun aanvankelijke hypothesen uit: ratelslangen hebben snel een grote verscheidenheid aan verschillen ontwikkeld door het verlies van genen, wat resulteert in verschillende aantallen en typen gifgenen.

Elke ratelslang-afstamming heeft twee tot vier volledige gifgenen verwijderd in vergelijking met hun gemeenschappelijke voorouder, terwijl de genen voor slechts een subset van giftypen zijn behouden. De subset van genen die elke slangensoort behoudt, varieert. Verder worden slechts twee van de oorspronkelijke zeven gifgenen van volledige lengte gedeeld tussen de Mojave-ratelslang, de Western Diamondback en de Eastern Diamondback.

"Veel van de genen waaraan we in het laboratorium hebben gewerkt, zijn genen die ongelooflijk geconserveerd zijn door de geschiedenis heen en die in een half miljard jaar heel weinig zijn veranderd, zowel in aantal als in karakter", zegt Carroll. "Dit groothandelsverlies is ongebruikelijk. Het is niet zomaar een alledaagse, gewone variatie."

Bij de meeste onderzochte soorten blijven genen die niet langer nodig zijn, meestal lang in het genoom aanwezig en worden ze uiteindelijk afgebroken. In het menselijk genoom zien we bijvoorbeeld nog steeds de overblijfselen van de grote familie van olfactorische receptoren die onze evolutionaire voorouders een scherp reukvermogen gaven, hoewel mensen er niet langer op vertrouwen.

De onderzoekers vroegen zich af: "Hoe kom je aan deze heel verschillende wapens en hoe evolueerden ze zo snel en zo anders?" zegt Dowel. Waarom hebben slangen de genen voor een verscheidenheid aan toxines volledig verwijderd?

Giorgianni en Dowell werkten onvermoeibaar om te bepalen wat zij de "geboortevolgorde" van de toxinegenen noemen om te leren wanneer ze voor het eerst opdook, en wanneer elke ratelslang ze verwijderde. Als de genen een lange trein waren, zou het vergelijkbaar zijn met het bepalen van de volgorde waarin de wagons van de trein oorspronkelijk waren gekoppeld en wanneer elke ratelslang individuele wagons in de trein verloor.

Ze ontdekten dat Westerse en Oosterse Diamondbacks ongeveer 6 miljoen jaar geleden onafhankelijk de neurotoxine-genen verwijderden, terwijl de Mojave-ratelslang zijn spiertoxine-gen ongeveer 4 miljoen jaar geleden verloor.

Belangrijk is dat de onderzoekers ook leerden hoe dit gebeurde.

De genen die de toxine-eiwitten maken, zitten in een complex dat een soort genomische sequentie bevat die een transponeerbaar element wordt genoemd. Transponeerbare elementen bestaan ​​uit dezelfde nucleotideletters die al het genetische materiaal definiëren, maar coderen slechts soms voor de genen die tot eiwitten leiden. Ze maken het echter gemakkelijker om genen binnen het complex te dupliceren en genen te verwijderen.

"Je kunt je een heel snel en dynamisch proces voorstellen in ratelslangen, waar deze hele locus (stuk DNA) een beetje ademt - uitzetten en samentrekken", zegt Giorgianni. "Het laat echt zien hoe dynamisch deze genomische regio is en helpt in perspectief te zien hoe snel deze dingen kunnen gebeuren."

Dit lijkt niet alleen te hebben geleid tot de ongebruikelijke verschillen in gif tussen soorten, maar de onderzoekers vonden ook variatie in de genen binnen soorten. Dowell en Giorgianni, bijgestaan ​​door Sanchez, onderzochten vier Western Diamondback-slangen en keken naar hun gifgencomplexen. Een van de slangen had twee extra gifgenen die de andere drie niet hadden, evenals andere veranderingen in het complex.

"Aficionado's van slangengif waarderen deze variatie in gifsoorten binnen een enkele soort al heel lang", zegt Dowell. "Niemand had op dit niveau een genetische verklaring gegeven."

Die genetische verklaring werd uiteindelijk mogelijk gemaakt door technologie waarmee het laboratorium hoogwaardige sequencing van specifieke genoomregio's kon uitvoeren. Maar de onderzoekers keken ook op plekken waar biologen zelden komen: naar delen van het genoom die niet coderen voor eiwitten. Het stelde hen in staat om in een evolutionair venster te kijken dat de meeste biologen negeren, zegt Carroll.

"Er zijn nu zoveel mogelijkheden om te begrijpen wat er aan de hand is en dit werk uit te breiden buiten slangen om te vragen: 'Hoe werken genomen in het algemeen?'", zegt Dowell. De onderzoekers kunnen niet met zekerheid zeggen waarom slangen sommige van hun wapens hebben weggegooid, maar ecologisch gezien zeggen ze dat het waarschijnlijk verband houdt met de individuele omstandigheden waarin elke soort zich in de loop van de tijd bevond. Misschien was hun prooi vatbaarder voor het ene of het andere type gif, of ontwikkelde zich verdediging tegen het ene type maar niet tegen het andere.

"Ik denk dat er in de natuur goede bewijzen zijn dat er een wapenwedloop gaande is tussen roofdieren en prooien", zegt Carroll. "Die wapenwedlopen kunnen behoorlijk intens zijn en niet verschillen van dingen als antibiotica en bacteriën, waar je een heel sterke, soort van doe-of-die-selectieve druk hebt die het tempo van de evolutie kan versnellen en de veranderingen die in de loop van de tijd plaatsvinden, kan intensiveren. ."

"Het is het ecologische theater in het evolutionaire spel en we kijken naar het drama dat zich ontvouwt", voegt hij eraan toe.

Hij is ook optimistisch dat het slangengenoom interessante verhalen zal blijven vertellen. "We zijn geïnteresseerd in algemeenheid in de biologie", zegt Carroll. "Je wilt nieuwe fenomenen, nieuwe regels, nieuwe inzichten ontdekken. De gok was dat slangen, vanwege hun levensstijl, omdat ze dit brouwsel van gifstoffen maken, enkele evolutionaire trucs kunnen hebben die we nog niet eerder hebben gezien &hellip Er zijn andere hoofdstukken om hier ontvouwen."


Ratelslangen

ratelslangen komen in verschillende variëteiten en er zijn talloze ondersoorten en kleurvariaties. Een kenmerk dat ze echter wel gemeen hebben, zijn beweegbare rammelaars op hun staart. Ratelslangen zijn een groep giftige slangen, geslachten '8216Crotalus'8217 en '8216Sistrurus'8217. Ratelslangen behoren tot de klasse van giftige slangen die algemeen bekend staat als '8216pitadders'8217.

Er zijn bijna vijftig soorten ratelslangen, met tal van ondersoorten. Ratelslangen zijn genoemd naar de rammelaar aan het uiteinde van hun staart die wordt gebruikt als waarschuwingsapparaat wanneer ze worden bedreigd.

Kenmerken van de ratelslang

De grootste ratelslang is de oostelijke diamantrug (Crotalus adamanteus) die tot 2,4 meter hoog wordt en 1,8 tot 4,5 kilogram weegt. De kleinste is de Ridge-nosed Ratelslang (Crotalus willardi) met een lengte van 12 inch (30,5 centimeter) en een gewicht van 85 tot 113 gram. De meeste soorten ratelslangen zijn 24 tot 48 inch (61 tot 122 centimeter) lang.

Ratelslangen hebben een rammelaar of een gedeeltelijke rammelaar gemaakt van in elkaar grijpende ringen van keratine (hetzelfde materiaal waarvan onze vingernagels zijn gemaakt). Wanneer ze worden getrild, creëren de rammelaars een ratelend geluid dat grote hoefdieren of roofdieren waarschuwt. Een ander uniek kenmerk is de '8216pit'8217 aan weerszijden van de kop, een warmtegevoelig orgaan voor het lokaliseren van prooien.

Elke keer dat een ratelslang zijn huid afwerpt, wordt een nieuw rammelaarsegment toegevoegd. Aangezien ratelslangen hun huid meerdere keren per jaar kunnen verliezen, afhankelijk van de voedselvoorziening en groeisnelheid, en aangezien de ratelslang kan en zal breken, is er weinig waarheid in de bewering dat men de leeftijd van een ratelslang kan afleiden uit het aantal kralen in zijn rammelaar. Pasgeboren ratelslangen hebben geen functionele rammelaars. Pas nadat ze voor de eerste keer hun huid hebben afgeworpen, krijgen ze een extra kraal. De nieuwe kraal klopt tegen de eerste kraal, bekend als de '8216knop'8217, om het ratelende geluid te creëren. Volwassen slangen kunnen soms hun rammelaars verliezen, maar bij elke vervelling verschijnen er meer. Als de rammelaar bij nat weer voldoende water opneemt, maakt hij geen geluid.

Ratelslang Habitat

Verschillende soorten variëren in kleur en gedrag met hun leefgebied. Drie voorbeelden van verschillende soorten ratelslangen zijn:

Rode diamant ratelslang (Crotalus exsul ruber) – De grootste slangensoort van San Diego is te vinden in de provincies San Bernardino en Riverside tot in Baja California, Mexico. Ratelslangen met rode diamant komen veel voor in gebieden met weinig ontwikkeling, vooral in de buurt van rotsachtige uitstulpingen. Voedsel bestaat uit alles, van kleine hagedissen tot konijnen en eekhoorns.

Zuidelijke Pacifische ratelslang (Crotalus helleri) – Ook wel een westerse ratelslang genoemd, dit is de meest voorkomende soort en kan worden gevonden in de buurt van woonwijken, parken en zelfs het strand. Het bereik van de zuidelijke Pacifische ratelslangen loopt van de kust van Zuid-Californië tot het noordwesten van Baja California, Mexico, en ze worden vaak aangetroffen op prairies of salie-struiken / graslandgebieden, vooral in de buurt van rotsachtige uitstulpingen. Net als de rode diamantrug voedt de ratelslang in de zuidelijke Stille Oceaan zich voornamelijk met reptielen en zoogdieren, evenals met vogels.

Zuidwestelijke gespikkelde ratelslang (Crotalus mitchelli pyrrhus) – Deze soort wordt het minst gezien in Zuid-Californië omdat hij de neiging heeft schuw te zijn en bevolkte gebieden mijdt. Van de uitlopers van het Cuyamaca-gebergte tot de toppen en naar beneden in de woestijnen in het oosten, is hun favoriete habitat in granieten rotsachtige uitstulpingen. Ze kunnen variëren in het zuiden van Nevada, het westen van Arizona en in het noorden van Baja California.

Ratelslanggedrag en dieet

Ratelslangen hebben de neiging om te jagen in de schemering. Ze beginnen te bewegen en zoeken een goede plek om een ​​muis, rat, grondeekhoorn of konijn in een hinderlaag te lokken. De gevorkte tong van Rattlesnakes beweegt in en uit, pikt geurdeeltjes van de grond op en leidt ze over een speciaal reukorgaan in het gehemelte, het ‘Jacobson's orgel'8217.

De ratelslang ligt op de loer tot zijn prooi langskomt. Zelfs in totale duisternis zal zijn prooi zichtbaar zijn voor de slang. Dit komt omdat de warmtegevoelige kuilen aan elke kant van de kop van de slang de warmte van de prooi detecteren en zenuwen deze informatie doorgeven aan hetzelfde gebied in de hersenen dat optische zenuwimpulsen ontvangt. Het is juist om te zeggen dat de ratelslang een warmtebeeld van zijn prooi kan zien en in het donker kan toeslaan als de prooi zelfs iets warmer is dan zijn achtergrond. De slagtanden van ratelslangen injecteren gif in zijn prooi. De soort en het leefgebied van de ratelslang bepalen hoe krachtig het gif is. Na de aanval zwaait de slang zijn gevorkte tong in en uit, waarbij hij geurdeeltjes van de grond oppikt om hem te helpen het spoor van de stervende prooi in het donker te lokaliseren.

Ratelslangen voeden zich met knaagdieren en andere kleine dieren en onderwerpen ze met een giftige beet in plaats van te vernauwen. Het gif verdooft of doodt de typische ratelslangprooi onmiddellijk. Een ratelslang zal een prooi volgen die niet snel bezwijkt voor het gif en probeert te ontsnappen. Van ratelslangen is vooral bekend dat ze op afstanden tot tweederde van hun lichaamslengte toeslaan.

Ratelslangen zijn een prooi voor koningsslangen, roadrunners, varkens, haviken en adelaars. Ratelslangen zijn ook geoogst als voedsel voor mensen.

Reproductie van ratelslangen

Ratelslangen leggen geen eieren in nesten. Ze baren eigenlijk levend jong. Dit type reproductie staat bekend als ovovivipaar. Vrouwelijke ratelslangen planten zich slechts eens in de twee jaar voort en dragen de eieren ongeveer 90 dagen in hun lichaam. Jonge ratelslangen zijn bijna onafhankelijk, slechts enkele minuten nadat ze zijn geboren en bij sommige soorten is hun gif giftiger dan het gif van volwassenen. Na één tot twee weken verliezen ze hun huid en wordt het eerste segment van hun rammelaar gemaakt (dit gebeurt elke keer dat ze hun huid afwerpen).

Ratelslangengif

Wanneer een beet van een ratelslang optreedt, kan de hoeveelheid geïnjecteerd gif niet gemakkelijk worden gemeten. Symptomen en zwelling kunnen snel optreden, maar in sommige gevallen kunnen er uren voorbijgaan voordat ernstige effecten optreden.

Snelle medische hulp is van cruciaal belang en de behandeling vereist doorgaans antivenin / antivenom om de weefselvernietiging, zenuweffecten en bloedstollingsstoornissen die vaak voorkomen bij ratelslangengif te blokkeren. De meeste medische experts raden aan om het gebied van de beet onder het niveau van het hart te houden. Het is belangrijk om een ​​slachtoffer van een slangenbeet kalm te houden om te voorkomen dat de hartslag stijgt en de circulatie van gif in het lichaam wordt versneld.


BmooMPα-I (Bothrops moojeni)

Tatiana de Arruda Campos Brasil de Souza, . Mario Tyago Murakami, in Handboek van proteolytische enzymen (derde editie), 2013

Naam en geschiedenis

Slangengif is een mengsel van bioactieve stoffen die interfereert met verschillende fysiologische systemen en kan leiden tot verzwakking van het slachtoffer of de dood [1]. Onder een verscheidenheid aan enzymen die worden aangetroffen in slangengif, worden metalloproteïnasen beschouwd als de belangrijkste toxines in door gif geïnduceerde pathogenese [2]. Deze enzymen worden gesynthetiseerd als voorlopers in het cytoplasma van secretoire cellen en ondergaan proteolytische verwerking tijdens de afgifte van de inhoud van de rijpe secretoire blaasjes in het gifklierlumen [2].

Metalloproteïnasen van slangengif (SVMP's) variëren van 20 tot 100 kDa en zijn gegroepeerd in 4 klassen, rekening houdend met hun primaire structuur en domeinorganisatie: PI-klasse omvat de enzymen die alleen een zinkafhankelijk katalytisch domein bevatten P-II-klasseleden bevatten een desintegrine-domein naast het katalytische domein P-III-klasse omvat het P-II-enzym en het cysteïnerijke domein en P-IV-klasse heeft een extra lectine-achtig domein dat door disulfidebindingen is gekoppeld aan een P-III SVMP [3]. Er is een nieuwe classificatie voorgesteld op basis van het vermogen van P-II en P-III SVMP's om dimeren te vormen en ze worden beschouwd als behorend tot de PI, P-IIa en P-IIb, P-IIIa en PIIIb, en P-IV klassen [2,3] .

De meeste SVMP's vertonen hemorragische activiteit vanwege hun proteolytische werking op alle belangrijke eiwitten van de extracellulaire matrix (ECM) [4-6], en er bestaat een positieve correlatie tussen de proteolytische activiteit en hun hemorragische potenties. Gewoonlijk zijn SVMP's die tot klasse IV behoren krachtiger dan andere klassen [4,7]. Naast hun intrinsieke functie als hemorragische factoren, zijn bloedplaatjesaggregatie, apoptotische en pro-inflammatoire effecten ook toegeschreven aan (SVMP's) [3] .

Ondanks het feit dat SVMP's van de P-I-klasse alleen het katalytische domein bevatten, vertonen deze toxinen een grote verscheidenheid aan fysiologische effecten, waarvan vele direct of indirect de goede werking van het hemostatische systeem verstoren. Er zijn een aantal functionele en structurele gegevens gerapporteerd, maar de moleculaire basis van hun farmacologische activiteiten is nog steeds onduidelijk. Het begrip van het werkingsmechanisme van deze gifcomponenten zal een rol spelen bij het uitbreiden van hun toepassingen in de studies van het hemostatische systeem en om de moleculaire basis van de functie van vergelijkbare zoogdiereiwitten te begrijpen.

BmooMPα-I is een niet-hemorragische PI-klasse SVMP geïsoleerd uit het gif van Bothrops moojeni.


Oost-diamantrugratelslang

De oostelijke diamondback-ratelslang kan zwartgrijs, olijfgroen of modderig grijs zijn. Het licht dat door de gekielde schubben van deze slang wordt weerkaatst, maakt zijn huid eerder dof dan glanzend. Zijn staart heeft meestal een andere tint dan zijn lichaam, variërend van bruin tot grijs en gestreept met donkere ringen.

Deze soort is gemakkelijk te herkennen aan het ruitvormige patroon op zijn rug (de bron van zijn algemene naam), evenals de kenmerkende zwarte band die zijn ogen bedekt, omlijnd door twee bleke lijnen. Het heeft verticale, katachtige pupillen en er is een grote put tussen het neusgat en het oog aan elke kant van zijn gezicht.

Oosterse diamantrugratelslangen staan ​​bekend om hun ratelende en pijnlijke, giftige beet, die dodelijk kan zijn voor mensen. Het toxine in hun gif, hemotoxine genaamd, doodt rode bloedcellen en veroorzaakt weefselschade. Dat gezegd hebbende, menselijke sterfgevallen door ratelslangbeten zijn zeldzaam, omdat het tegengif in het hele bereik beschikbaar is.

Eastern diamondback ratelslangen zijn endemisch in het zuidoosten van de Verenigde Staten. Ze zijn te vinden in de dennenlanden van Florida, de kustvlakten van Noord-Carolina en het zuiden van Mississippi tot in het oosten van Louisiana.

Ze geven de voorkeur aan struikgewas, kustbossen, barrière-eilanden en dennen- en draadgras-platte bossen. Ze zijn te vinden in iets vochtigere gebieden, zoals natte prairies of savannes en rond de randen van wetlands. Verlaten boerderijen of overwoekerde velden in de buurt van dennenbossen hebben waarschijnlijk ook oostelijke diamantruggen.

Hoewel ze niet de voorkeur geven aan natte gebieden, zijn deze slangen bedreven zwemmers en zwemmen ze af en toe in zout water tussen barrièreriffen en langs de randen van moerassen.

Diamondbacks zijn hinderlaagroofdieren, die op de loer liggen naast boomstammen of in de buurt van de wortels van omgevallen bomen voor prooi om mee te gaan. Ze voeden zich voornamelijk met kleine zoogdieren en eten ook vogels. Jongeren eten ratten en muizen, terwijl volwassenen de voorkeur geven aan grotere prooien, zoals konijnen en eekhoorns. Ze lokaliseren prooien door geur, maar ook door de infraroodgolven of warmte te voelen die worden afgegeven door een warmbloedig dier.

Deze ratelslang kan tot tweederde van zijn lichaamslengte toeslaan. Een slang van 1,80 meter kan bijvoorbeeld toeslaan tot een afstand van 1,20 meter. Het heeft de neiging om bij elke beet veel gif af te geven, waardoor het een zeer dodelijke slang is. Na het slaan laat de diamantrug zijn prooi los en laat hem wegkruipen om te sterven. De slang jaagt zijn prooi na en eet hem op zodra hij dood is.

Volwassen oosterse diamantrugratelslangen hebben geen natuurlijke vijanden, maar jonge ratelslangen hebben er veel, waaronder varkens, grijze vossen, roodstaartbuizerds en koningslangen, evenals andere vleesetende zoogdieren, roofvogels en slangen.

Diamondbacks zijn meestal solitair. Tijdens het paarseizoen strijden mannetjes echter om fokvrouwtjes door hun dominantie te laten gelden. Ze tillen de voorkant van hun lichaam op, verstrengelen elkaar en proberen elkaar dan op de grond te gooien door met hun lichaam en nek te duwen.

Deze slangen paren in de late zomer en herfst en bevallen zes tot zeven maanden later. Zes tot 21 slangen worden levend geboren, na het uitkomen van eieren in het lichaam van de moeder. De moeder bevalt in een retraite, zoals een hol of holle boomstam.

Op het moment van geboorte zijn babyslangen 15 centimeter lang en vergelijkbaar met volwassenen in kleur en patroon. De staart van een pasgeborene eindigt in een gladde "knop", die de plaats zal worden van een toekomstige rammelaar. Elke keer dat de jonge slang verhaart, wordt een ander in elkaar grijpend gedeelte aan de staart toegevoegd om de rammelaar te vormen. Wanneer een ratelslang met zijn staart trilt, klikken deze segmenten in elkaar en produceren ze een zoemend geluid.

De diamantrug is schemerig, of het meest actief in de avonduren en vroege ochtenden. Het grootste deel van zijn activiteit vindt plaats op grondniveau, maar in zeldzame gevallen zal het een paar meter van de grond in struiken klimmen om een ​​prooi te achtervolgen.

In regio's met koude winters overwinteren diamantruggen in holen van schildpadden of zoogdieren, holle boomstammen, stronken of tussen boomwortels. Op een warmere winterdag komen ze misschien uit hun rustplaatsen om te zonnebaden.

Hoewel dit dier als een soort van minste zorg wordt beschouwd, suggereren de omstandigheden op de grond dat het mogelijk in de problemen zit. Door landgebruik binnen het verspreidingsgebied van deze slang, zoals de omzetting van leefgebied van dennenbomen voor menselijk gebruik, neemt de hoeveelheid geschikt leefgebied af. Grootschalige conversie van het assortiment van de diamondback omvat de ontwikkeling van plantages, bosbouw en landbouw, evenals de uitbreiding van stedelijke en voorstedelijke centra.

De handel in slangenleer stimuleert de jaarlijkse concurrentie voor het verzamelen van ratelslangen in Alabama en Georgia. Het is een veelvoorkomende jachttactiek om giftig gas in de holen van de gopherschildpad te brengen waar deze slangen in de winter overwinteren. Dit doodt niet alleen slangen, maar tast ook andere flora en fauna in de holen aan. Het vergassen van holen is nu illegaal in Florida en Georgia, maar er zijn geen voorschriften voor wilde vangsten.

De officiële verzameling doodt elk jaar ongeveer 2.000 oostelijke diamantruggen en jagers bevriezen de slangen totdat hun lichamen kunnen worden verzameld voor hun huid. Over het algemeen zou de handel in slangenleer binnen zijn bereik tot 20.000 diamanten sterfgevallen per jaar kunnen veroorzaken. Deze praktijken zetten een aanzienlijke druk op de populaties wilde ratelslangen.


Ratelslangengif: Mild, medium en slecht heet

Bruine anole hagedissen (Anolis sagrei) zijn een invasieve soort in Florida, waar pygmee ratelslangen op hen jagen. Een nieuwe studie van de Ohio State University vond een grote variabiliteit in gifpotentie onder ratelslangen die in hetzelfde gebied wonen. Krediet: Peter May

In a surprising evolutionary twist, a new study suggests that while one rattlesnake may routinely feast on lizard meat, its seemingly identical neighbor snake might strike and strike and never kill its would-be reptilian prey.

The first-of-its-kind research reveals significant venom variation within populations of Florida pygmy rattlesnakes, showing that effectiveness against one type of prey differs widely among individuals and opening up questions about why this variation exists. The study, led by evolutionary biologists at The Ohio State University, appears online today (Feb. 6, 2019) in the journal Biology Letters.

Scientists have long understood that these types of differences existed between different populations of snakes of the same species—and that made good intuitive sense, because they were living in different environments, with different dietary options at the ready.

But to find widespread variability between individual members of a group of snakes born and bred in the same area is perplexing—and also exciting—from a scientific perspective, said H. Lisle Gibbs, the study's senior author and an Ohio State professor of evolution, ecology and organismal biology.

"We found differences within the same population that were almost four times greater than differences in toxicity between snakes from different regions. To my knowledge, nobody has ever documented anything like this before—we've all been focused on the snakes from different populations living in different habitats," Gibbs said.

To study potential venom toxicity differences, the researchers first sampled venom from 32 pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius), most of which were found within about 60 miles of one another in Florida. Then, they compared the effects of each snake's venom on lizards collected in the same area.

Lizards represent about a quarter of the diet of these snakes in Florida. They also favor frogs and some small mammals. The researchers intentionally chose brown anole lizards (Anolis sagrei) as their model prey because they are an invasive species in Florida, meaning they are not native to the area. They are, however, comparable to one of the snakes' common native prey species, the green anole (Anolis carolinensis).

First-of-its-kind research has found that pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius) living in the same population have significant venom variation. Effectiveness against one type of prey differs widely among individuals, opening up questions about why this variation exists. Credit: Peter May

In some cases, an individual rattler's venom would prove deadly to most lizards. But venom from other snakes from the same area was lethal to only a few—or not lethal at all.

One big question the researchers are left with is how the toxicity of the snakes' venom would vary on another prey species.

"It could be that the snakes that aren't good at killing these lizards are great at killing other prey, such as frogs. We just don't know," Gibbs said.

"Another big question from an evolutionary perspective is 'Why aren't they good at killing everything all the time?'"

Gibbs said that producing the proteins found within venom takes a lot of energy, and it could be that different snakes' energy has been devoted to toxicity against different types of prey.

"This is a whole new way of looking at how evolution operates on venom that we haven't considered. There's a new act in this evolutionary play that we didn't know about until now."

Aside from broadening scientific understanding of evolution, this work could one day help inform efforts to develop drugs based on venom—an area of pharmaceutical research that has already shown benefit in cardiovascular disease and could prove important in the treatment of pain and neurological disorders, as well as other human diseases, Gibbs said.


Roles and Variation in Snake Venom

Snake venoms vary remarkably in composition. They are generally comprised of multiple proteins serving a wide range of functions. Venom differences are often dramatic within the range of a species. Several rattlesnake taxa, for example, produce a dangerous neurotoxin (Mojave toxin) in one portion of their range and not in other parts. Variation also occurs between individuals within a local population and even within a single snake as it ages. What explains this high amount variation? Is the variation random, as seems to be the case for many biochemical traits (e.g., human blood types), or is it adaptive? Though questions such as these pose a real challenge for us to answer, they fascinate me. I wish I had more time to explore them further, but here I will share what few insights I have learned from several interesting studies.

Adaptive variation of venoms | Distribution of Mojave Toxin

If variation among snake venoms is adaptive, then the venom must serve specific functions-or biological roles-that are subject to selective forces in the environment. What are the biological roles of venom? For snakes, we can view the functions of their venom from two broad contexts:

Predation - Snake venom can serve the following roles:

  • Rapid immobilization of prey
  • Rapid death of prey
  • Facilitation of prey relocation (for prey released after envenomation)
  • Accelerated digestion of prey (when proteolytic toxins are present)

Verdediging - Snake venom can serve the following roles:

  • Predator recognition that the snake is dangerous
  • Termination of encounter after painful envenomation

In other animals, venoms can serve these and even additional roles. For example, ants can rely on their venom for communication and the male platypus can use its venom for sexual competition (male-male fighting). The behavioral ecology of venom has largely been neglected!

The changes in venom composition associated with rattlesnake ontogeny (growth) illustrate nicely the adaptive roles that venom serves in snakes. Young rattlers, which possess only a small amount venom, produce a more toxic venom for killing relatively small, easily digested prey. Adults, in contrast, have much more venom available to kill, but because they feed on large, bulky prey that are more difficult to digest, they produce a venom that is less toxic and more proteolytic. Thus, from an ontogenetic perspective, rattlesnake venoms seem especially well-suited to meet the particular needs of the organism at any age. (Curiously, for some species that produce highly neurotoxic venom, toxicity may remain unchanged as the snake grows.)

I am interested in the extent to which snake venoms vary because of selection acting on specific functions of venom. Venom, for example, should be designed to optimally subdue a snake's preferred prey. If the prey species is difficult to kill (e.g., ectotherms, such as frogs and lizards), the venom should be more toxic. If the prey presents more of a challenge to digest (e.g., bulky endotherms, such as rodents and birds), the venom should have greater digestive capacity. As another example, venoms that serve a more defensive role should elicit much stronger pain than venoms used primarily for predation. Spitting cobras illustrate this hypothesis well, as their venoms have toxins that induce substantial pain when sprayed defensively into the eyes of a predator (that attacks to consume the snake) or antagonist (that does not intend to consume the snake). Non-spitting cobras lack these toxins, producing a venom with more toxic and less pain-inducing proteins that better serve a predatory capacity.

One could readily imagine that geographic variation in venom composition is related to diet. Several studies support this view, though they are based on an association of venom constituents or properties with preferred prey types. A more appropriate test of this hypothesis-that venom variation is largely adaptive-would be to examine whether venoms function most effectively when administered against preferred prey.

Relying on tests of function, I have examined the relative killing effectiveness of venoms from different taxa. Clearly, one major role of venom is to kill prey rapidly. However, different venom components may be required to effectively dispatch prey of different species. Several experiments offer the following conclusions:

The venom of the Midget-faded Rattlesnake (Crotalus concolor), when injected in biologically relevant doses (i.e. quantities that snakes actually use when biting), kills both lizards and mice more quickly than venom from the Prairie Rattlesnake (C. viridis). I hypothesized that the highly toxic venom of C. concolor, which contains a neurotoxin homologous to Mojave toxin, would be more effective killing lizards than C. viridis venom. I also hypothesized that C. viridis venom, being more proteolytic (digestive) in composition, would be more effective killing mice. Echter, C. concolor venom was more toxic for both prey types. Bron: unpublished study.

To test adaptive function of venom in a more comprehensive design, I compared the killing effectiveness of three venoms against their preferred prey types. The venoms were from the Cottonmouth (Agkistrodon piscivorus, a fish and amphibian specialist, though it also eats rodents), Rock Rattlesnake (C. lepidus, a lizard specialist that eats other ectotherms and some rodents), and Western Diamondback (C. atrox, a rodent specialist). The three prey types were Frogs (Hyla chrysocoelus), Lizards (Anolis sagrei), and Mice (Mus musculus). For time to prey death following injection of biologically relevant doses, there was a highly significant interaction between venom type and prey species. Frogs were killed most rapidly by Cottonmouth venom, lizards were killed most quickly by Cottonmouth and Rock Rattlesnake venoms (Western Diamondback venom was least effective), and mice were most effectively killed by Cottonmouth and Western Diamondback venoms (Rock Rattlesnake venom was least effective). The statistical outcome supports the hypothesis that venom differences correspond to preferred prey types. Bron: unpublished study.

Tests of lethality-primarily the LD50 test in mice-are widely represented as the definitive means for comparing relative lethality of various venoms. However, do LD50 values, obtained from injection of very minute venom quantities (micrograms) usually directly into a vein, correspond to biological reality? Snakes generally inject milligram amounts of venom into a wide range of tissues and/or organs. Previous studies by Harold Heatwole using sea snake venoms injected into various eel species suggested that relative lethality-and even mechanism of prey death-will vary depending on dose. Recent case studies of human envenomation (Sean Bush et al., unpubl. data) suggest that the neurotoxic venom of the Mojave Rattlesnake (C. scutulatus), universally considered to be highly lethal, may actually be less dangerous than the venom of Southern Pacific Rattlesnake (C. helleri), which normally has less-toxic LD50 values. In a simple study that needs to be repeated, I injected biologically relevant doses (mg) of three venom types into the right mid-dorsal region of mice (i.e., where the fangs often penetrate). To my surprise, the venom of C. helleri specimens lacking neurotoxicity actually killed mice significantly faster than the venoms of C. helleri en C. scutulatus specimens having Mojave neurotoxins (see Distribution of Mojave Toxin below for evidence that some C. helleri specimens possess neurotoxicity). This unexpected outcome turns conventional wisdom on its head, suggesting that venoms with Mojave toxin do not necessarily kill prey more rapidly when an appropriate predatory dose is injected. Bron: unpublished study.

These studies illustrate the need to take a more ecological approach to the study of venom. Studies based exclusively on mice tell us next to nothing about the functional roles that venom serves. We need instead experiments that test function in actual prey or predators, using venom quantities that approximate the doses that snakes normally inject when feeding or defending themselves. LD50 values (derived from ug venom per g mouse) may model reasonably well the relative lethality of venoms in humans (mg venom per kg human), as the amount of venom injected in each case is very small relative to the victim's mass. However, don't be surprised to learn one day that some venoms may be much more lethal in humans than mouse-derived LD50 values suggest!

Distribution of Mojave Toxin | Adaptive Variation of Venoms

Why do some rattlesnakes have more toxic venoms than others? Why do some have neurotoxins and others lack them? These questions are exceedingly difficult to answer. The highly varied effects of venom on human snakebite victims has generated considerable interest in the biochemical, pharmocological, and toxicological properties of venom. Because we like to simplify things, herpetologists have dichotomized snake venoms into two broad types, despite the fact that individual snakes can have components of both in their venom. The two venom types can be summarized as follows:

Neurotoxic venoms - These venoms consist primarily of neurotoxins that generally cause death by muscle paralysis. Their primary role appears to be producing rapid prey death, especially in prey that are highly resistant to venom (including ectotherms such as fishes, amphibians, and reptiles). In mammals, these proteins appear to be highly toxic (having low LD50 values) but do not inflict much pain.

Proteolytic venoms - These venoms consist of various protein-degrading enzymes that cause a wide range of toxic effects, including those resulting from cytotoxic (cell-destroying), hemotoxic (blood-destroying), myotoxic (muscle-destroying), and hemorrhagic (bleeding) activities. The term “proteolytic” encompasses a broader and more descriptive range of activities than the more widely and not-so-appropriately used terms “hemotoxic” and “cytotoxic.” Although toxic in their own right, these proteins contribute significantly to prey digestion and create tremendous pain and tissue damage when injected into a potential predator or antagonist.

In rattlesnakes, most taxa produce venoms that are strongly proteolytic with little to no neurotoxicity. However, there are some species that possess venoms with neurotoxins, and these are widely regarded to be the most dangerous (though some unpublished data may challenge this idea). In general, rattlesnake venoms with neurotoxins have reduced amounts of proteolytic enzymes, though there are individuals with venoms that possess substantial neurotoxic en proteolytic activity.

Recently, I have become interested in the distribution of Mojave (or Mojave-like) toxin in several rattlesnake species. Mojave toxin is a large, basic protein with two subunits. Whereas the basic subunit is a highly neurotoxic phospholipase enzyme, the acidic subunit lacks lethality and appears to chaperone the basic subunit to specific binding sites. Both subunits must be present for the toxin to be lethal. Immunologically homologous toxins are found in a variety of rattlesnake taxa, and these are often given different names despite their virtually identical structure. We now know that a Mojave-like toxin is present in the following taxa:

Soort Neurotoxin Distribution of toxin
Mexican West Coast Rattlesnake
Crotalus basiliscus basiliscus
Mojave-like toxin Present in at least some individuals examined
Midget-faded Rattlesnake
Crotalus concolor
"Concolor toxin" Possibly entire range (Utah,
Wyoming, Colorado)
South American Rattlesnake
Crotalus durissus
"Crotoxin" Some but not all of range
(Central and South America)
Southern Pacific Rattlesnake
Crotalus helleri
Mojave-like toxin Only in Mt. San Jacinto, CA,
area in US portion of range
Timber Rattlesnake
Crotalus horridus
"Canebrake toxin"
"Canebraxin"
Only in southern portion of its broad eastern US range
Rock Rattlesnake
Crotalus lepidus
Mojave-like toxin Only in western portion of its
southwestern US range
Baja Speckled Rattlesnake
Crotalus mitchelli mitchelli
Mojave-like toxin Distribution of toxin not known absent from C. m. pyrrhus in U.S.
Mojave Rattlesnake
Crotalus scutulatus
"Mojave toxin" Much or all of U.S. range except for southcentral Arizona
Uracoan Rattlesnake
Crotalus vegrandis
"Vegrandis toxin" I don't have details please
send to me if you know!
Massasauga
Sistrurus catenatus
"Sistruxin" Present in at least some eastern and western forms

This table illustrates the remarkably disjunct distribution of Mojave-like neurotoxins in rattlesnakes. Even within a single taxon, some populations produce the toxin and others do not. In time, one can expect more species to be added to this table. The presence of neurotoxin, however, does not necessarily mean that the snake's bite is especially dangerous. Some taxa express only small amounts of neurotoxin in their venom hence, their venom and bite may be less toxic than those that produce large amounts in their venom.

Could there be other (non-phospholipase) neurotoxins in rattlesnake venoms? A smaller basic polypeptide found in some snakes, such as the Eastern Diamondback (C. adamanteus), has been implicated as a neurotoxin, but I believe the jury is still out on this. However, Sean Bush, MD, of Loma Loma University Medical Center has treated cases of Southern Pacific Rattlesnake (C. helleri) envenomation involving unambiguous neurotoxicity, yet the offending snake in one widely-publicized case clearly lacked Mojave-like toxin. Cases such as these suggest that an unidentified neurotoxin exists in some individuals of this species. We hope to eventually isolate and characterize the hypothesized toxin.

The first case of C. helleri-induced neurotoxicity that Sean treated triggered an idea. Investigators had previously screened a handful of C. helleri venom samples and reported the absence of neurotoxin. However, because this one particular specimen originated in the foothills ecotone where the ranges of C. helleri en C. scutulatus meet, perhaps this snake had Mojave toxin in its venom because of historic or recent gene exchange between the two species (an idea that Steve Grenard popularized in his provocative July-August 2000 article in Natural History). Thus, we sought to learn whether a Mojave-like neurotoxin exists in some specimens of C. helleri from southern California.

With help from colleagues (Sean Bush and Mike Cardwell), students, my very tolerant wife, and some cooperative snake owners/collectors, I collected a number of venom and blood samples from snakes throughout southern California and shipped them off to Eppie Rael and Wendy French at the University of Texas, El Paso. The venom was tested using monoclonal antibodies that bind specifically to Mojave toxin. The blood samples yielded DNA that could be tested to determine whether genes were present for both the acidic and basic subunits of Mojave toxin. Initially, we focused on C. helleri, but we later collected samples from Southwestern Speckled Rattlesnakes (C. mitchelli pyrrhus) and Tiger Rattlesnakes (C. tigris).

The results for C. helleri gave us a surprise. Some specimens indeed possessed a Mojave-like toxin, but none were from populations in close proximity to the range of the Mojave rattlesnake. They were all from a relatively small area (near Lake Hemet) on Mt. San Jacinto, in western Riverside County. All five specimens tested from this area possessed the toxin.

Although we are still examining samples from the Speckled Rattlesnakes, all of the Tiger Rattlesnake samples tested positive for Mojave venom (see Powell et al., 2004, J. Herpetol. 38:149-152.)

The phylogeographic distribution of Mojave-like neurotoxins supports the view that these toxins have either evolved independently multiple times in various rattlesnake lineages or were present in an ancestral form but have since become been lost from most lineages. Frankly, Grenard's idea that rattlesnake venoms are rapidly evolving to become more dangerous, aided by rampant hybridization, finds little support from what we know about the distribution of Mojave-like toxins. The adaptive value of having a highly toxic venom seems questionable, as most individual snakes actually produce minder toxic venom as they grow. Nonetheless, much remains to be learned.


So what's in your venom? A Southwestern Speckled Rattlesnake (Crotalus mitchelli pyrrhus) yields a venom sample for science. I was relieved to see this phase of the project-venom-collecting-completed. The venom and a blood sample (containing DNA) will be sent to the laboratory of Eppie Rael at University of Texas, El Paso, to be screened for Mojave toxin (applying monoclonal antibodies to the venom) and the presence of Mojave toxin genes (using primers to the acidic and basic units). Photograph: Shelton S. Herbert.


Mike Cardwell calmly prepares for data collection in the lab. His years of experience seem obvious to even the casual observer. The snake will give us venom and blood samples, as well as data on body size and distance between fangs. Photograph: Shelton S. Herbert.


Stick with the seabirds, Tony! Obviously, this US Virgin Islander (a.k.a. Tony Trimm) had no experience whatsoever with snakes during his deprived childhood. We're working on him. Photograph: Shelton S. Herbert.


Dankbetuigingen

We thank M. Earthman, K. Price, J. Zajdel, E. Taylor, T. Frazier, B. Putman, R. Clark, S. Dorr, A. Branske and R. Denton for assistance in the field, R. Denton, T. Fries, M. Sovic, D. Salazar and S. Smiley for help with planning and analysis, C. Benkman, M. Daly, the Gibbs lab, M. van Baleen and two anonymous reviewers for helpful comments on the manuscript, S. Nuismer for discussion and key insights about the links between coevolution and local adaptation, M. Westphal, H. Hamman, and California Fish and Wildlife, California State Parks and the University of California Natural Reserve System for access to field sites.


Rattlesnake venom: Mild, medium and wicked hot

AFBEELDING: First-of-its-kind research has found that pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius) living in the same population have significant venom variation. Effectiveness against one type of prey differs widely among individuals, opening up. view more

COLUMBUS, Ohio - In a surprising evolutionary twist, a new study suggests that while one rattlesnake may routinely feast on lizard meat, its seemingly identical neighbor snake might strike and strike and never kill its would-be reptilian prey.

The first-of-its-kind research reveals significant venom variation within populations of Florida pygmy rattlesnakes, showing that effectiveness against one type of prey differs widely among individuals and opening up questions about why this variation exists. The study, led by evolutionary biologists at The Ohio State University, appears online today (Feb. 6, 2019) in the journal Biology Letters.

Scientists have long understood that these types of differences existed between different populations of snakes of the same species - and that made good intuitive sense, because they were living in different environments, with different dietary options at the ready.

But to find widespread variability between individual members of a group of snakes born and bred in the same area is perplexing - and also exciting - from a scientific perspective, said H. Lisle Gibbs, the study's senior author and an Ohio State professor of evolution, ecology and organismal biology.

"We found differences within the same population that were almost four times greater than differences in toxicity between snakes from different regions. To my knowledge, nobody has ever documented anything like this before - we've all been focused on the snakes from different populations living in different habitats," Gibbs said.

To study potential venom toxicity differences, the researchers first sampled venom from 32 pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius), most of which were found within about 60 miles of one another in Florida. Then, they compared the effects of each snake's venom on lizards collected in the same area.

Lizards represent about a quarter of the diet of these snakes in Florida. They also favor frogs and some small mammals. The researchers intentionally chose brown anole lizards (Anolis sagrei) as their model prey because they are an invasive species in Florida, meaning they are not native to the area. They are, however, comparable to one of the snakes' common native prey species, the green anole (Anolis carolinensis).

In some cases, an individual rattler's venom would prove deadly to most lizards. But venom from other snakes from the same area was lethal to only a few - or not lethal at all.

One big question the researchers are left with is how the toxicity of the snakes' venom would vary on another prey species.

"It could be that the snakes that aren't good at killing these lizards are great at killing other prey, such as frogs. We just don't know," Gibbs said.

"Another big question from an evolutionary perspective is 'Why aren't they good at killing everything all the time?'"

Gibbs said that producing the proteins found within venom takes a lot of energy, and it could be that different snakes' energy has been devoted to toxicity against different types of prey.

"This is a whole new way of looking at how evolution operates on venom that we haven't considered. There's a new act in this evolutionary play that we didn't know about until now."

Aside from broadening scientific understanding of evolution, this work could one day help inform efforts to develop drugs based on venom - an area of pharmaceutical research that has already shown benefit in cardiovascular disease and could prove important in the treatment of pain and neurological disorders, as well as other human diseases, Gibbs said.

Other researchers who worked on the study were Ohio State graduate student Sarah Smiley-Walters and Terence Farrell of Stetson University in Florida.

Written by Misti Crane, 615-292-5220 [email protected]

Vrijwaring: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.


Rattlesnake venom extract helps strike back against superbugs

With bacteria becoming ever more resistant to our best antibiotics, scientists are searching high and low for new ones in nature. Potential candidates have so far shown up in berries, honey, maple syrup, human breast milk, fungi, frog skin, and even platypus milk, and now a team from Australia and Spain has discovered a promising peptide in the venom of the South American Rattlesnake.

Antibiotic-resistant bacteria, or "superbugs," are one of the most pressing problems facing humanity today. Overprescription and overuse of drugs during the last few decades has led to bacteria that have evolved resistance to them. A recent report warned that if nothing is done, by 2050 we could be "cast back into the dark ages of medicine" where our drugs simply don't work and even the most routine of procedures becomes life-threatening again.

To keep ahead in the arms race, scientists are developing a range of new materials and drugs to fight superbugs. The new study, involving researchers from the University of Queensland in Australia and Pompeu Fabra University in Spain, has tested a new antibiotic candidate found in the venom gland of rattlesnakes.

Previous research found that the peptide crotalicidin has antimicrobial properties, and that using only a certain fragment was just as effective at killing bacteria but was less toxic to healthy cells. In the new study, the researchers put the peptide fragment to work against bacteria like E coli en Pseudomonas aeruginosa.

Sure enough, the treatments killed about 90 percent of the E coli within 90 to 120 minutes, and the same percentage of the P. aeruginosa in five to 30 minutes. The peptide's effectiveness – and its safety for healthy cells – stems from its electrostatic attraction to the surface of the bacteria.

"The peptide is positive while the bacteria is negative, allowing it to kill the bacteria by inserting and disrupting the membrane," says Sónia Troeira Henriques, co-author of the study. "Because the cells in the body hosting the infection are neutral, they are not disrupted."

The researchers will continue to study the peptide with hopes of eventually using it as the basis of a new antibiotic, as well as hunting for other peptides that might perform similar functions.

"This is an example of taking what nature has given us and trying to understand how it works, so we can modify it to be more potent, more stable or more drug-like, to use as an alternative to what we have in our pharmacy now," says Henriques.


Bekijk de video: Hoe komt de ratelslang aan zijn ratel? (November 2021).