Gli ornitorinchi velenosi confermano l’evoluzione convergente

I geni del veleno degli ornitorinchi assomigliano a quelli trovati in serpenti, lucertole e ragni.Dave Watts / naturepl. com

Non fatevi ingannare dal becco dell’anatra dall’aspetto giocoso-ornitorinchi consegnare un veleno contenente più di 80 diverse tossine.

La scoperta, da un’analisi dei geni che codificano la miscela pericolosa, rivela anche le sorprendenti somiglianze tra i veleni di diversi animali., I geni assomigliano a quelli di altri animali velenosi, come serpenti, lucertole, stelle marine e anemoni di mare.

Come occhi, pinne e ali, che si sono evoluti in modo indipendente in un certo numero di lignaggi diversi, ornitorinco veleno sembra essere un esempio di evoluzione convergente, dice Wesley Warren, un genomicista presso la Washington University di St Louis, Missouri, che ha guidato lo studio, pubblicato sulla rivista Genome Biology.,1

L’ornitorinco — un mammifero semiacquatico che depone le uova trovato in Australia-è uno dei pochi mammiferi a produrre veleno, che i maschi producono nelle ghiandole velenifere addominali e consegnano attraverso speroni sulle zampe posteriori. Fanno solo il veleno durante la stagione riproduttiva, e Warren pensa che i maschi probabilmente lo schierano per difendere il loro tappeto erboso contro altri maschi.

Secondo alcuni resoconti, essere avvelenati da un ornitorinco potrebbe qualificarsi come punizione in uno dei cerchi dell’inferno di Dante., In un caso segnalato2, i medici australiani hanno descritto il loro trattamento di un uomo di 57 anni poche ore dopo aver afferrato uno dei piccoli mammiferi mentre pescava. Il dolore era “così grave che ho iniziato a diventare incoerente” disse l’uomo, e molto peggio delle ferite da schegge che ha preso come soldato. L’Iprofene e la morfina non hanno fornito alcun sollievo e un dito era gonfio e dolorante più di 4 mesi dopo il rodaggio.

Gli sforzi per trovare le molecole in grado di infliggere tale angoscia si sono concentrati sulla separazione e caratterizzazione delle proteine negli estratti di veleno., Questo approccio ha identificato tre degli ingredienti più abbondanti del veleno di ornitorinco, ma il team di Warren sospettava che più molecole fossero presenti a livelli più bassi.

Qual è il tuo veleno?

Il suo team ha sequenziato i trascritti di RNA messaggero dalla ghiandola velenifera di un ornitorinco maschio, ucciso da un cane durante la stagione riproduttiva. Per identificare gli ingredienti del veleno hanno cercato geni che non erano prodotti in altri tessuti e che assomigliavano ai geni del veleno di altri animali., Questa scansione ha rivelato 83 geni in 13 diverse famiglie di tossine, legate a effetti tra cui infiammazione, danni ai nervi, contrazione muscolare e coagulazione del sangue. Ad esempio, gli ornitorinchi producono 26 diversi tipi di enzimi della serina proteasi, che si trovano anche nel veleno della maggior parte dei serpenti, e sette dei loro geni velenosi assomigliano a una neurotossina prodotta dai ragni chiamata α-latrotossina.

Saranno necessari ulteriori test per determinare ciò che ogni ingrediente venom fa, dice Warren., Pensa anche che lo studio del suo team abbia sottovalutato il numero di geni che codificano le tossine nel “veleno” dell’ornitorinco, perché il metodo utilizzato trascura i geni che hanno poca somiglianza con altre tossine animali. Per trovare questi, il suo team prevede di cercare i geni accesi durante lo sviluppo stagionale della ghiandola veleno ornitorinco.

Tuttavia, il venomo ornitorinco supporta il lavoro in altri animali che mostrano una diffusa convergenza nell’evoluzione del gene del veleno., Warren dice che questo probabilmente accade quando i geni che svolgono le faccende normali, come la coagulazione del sangue, diventano duplicati in modo indipendente in diversi lignaggi, dove si evolvono la capacità di svolgere altri lavori.

Gli animali finiscono per usare gli stessi geni come mattoni per il veleno perché solo un sottoinsieme delle proteine che i geni codificano hanno le proprietà strutturali e funzionali per diventare veleni, aggiunge.

Nonostante tale convergenza, gli animali strettamente correlati tendono a produrre veleni simili, dice Bryan Fry, capo del venomics laboratory presso l’Università di Melbourne, in Australia.,

Un outlier evolutivo come l’ornitorinco è probabile che produca un veleno con nuovi componenti, dice Fry. “Se vuoi trovare qualcosa di potenzialmente utile nella progettazione e nello sviluppo di farmaci da un veleno, è molto più probabile trovarlo in un nuovo veleno come il veleno dell’ornitorinco che se stai guardando, ad esempio, serpenti a sonagli.”