Ekstremt stor forskel på slangernes gift: Ikke to bid er ens

Gennem historien har slanger opnået en nærmest ikonisk status i populærkulturen som følge af den dybe fascination og bævende frygt, de indgyder.

Denne kombination af fascination og frygt har forårsaget, at slangen i dag er både elsket og hadet – ikke mindst på grund af deres iøjnefaldende fysiske egenskaber: De kløvede tunger, de slanke, lemmeløse kroppe og huden, der er fuldstændigt dækket af glatte skæl.

Og så selvfølgelig giften.

Selvom kun omkring 300 ud af de mere end 3.500 opdagede slangearter producerer farlige gifte, har hele slægten ofte fået et ufortjent ry som blodtørstige mordere.

Med det for øje er det ikke så mærkværdigt, at slangegift har modtaget stor opmærksomhed fra det videnskabelige samfund, med tusindevis af studier og hundredevis af bøger, der diskuterer giftens evolutionære historie, dens rolle i økosystemet samt de molekylære mekanismer bag dens ødelæggende effekter.

Slangegiftens mysterie

I dag ved vi, at slangegift er en blanding af giftige proteiner og enzymer.

Denne blanding har gjort det muligt for de slangearter, der har udviklet gift, at bruge kemiske midler frem for eksempelvis råstyrke til at nedlægge byttedyr. Dette førte efterfølgende til en eksplosiv spredning af giftslanger over hele verden.

Men der er stor forskel på de forskellige slangers gift: I takt med at slangerne diversificerede sig for at kolonisere alle slags habitater, forandredes sammensætningen og aktiviteten af deres gift også.

Faktisk har adskillige faktorer, relateret til slangens egen biologi såvel som det omkringværende miljø, påvirket evolutionen af giftstoffer i et utal af forskellige retninger.

Som vi vil se, er der ofte en sådan variation selv inden for de enkelte slangearter, hvilket udgør en stor udfordring for udviklingen af effektive modgifte.

Men lad os først dykke ned i den komplekse verden af evolution indenfor slangegift.

\ Læs mere

Alle nutidens slanger nedstammer fra ganske få, der overlevede dino-dræbende asteroide

En mosaik af gifte

Slangegiftens primære rolle er at fratage byttedyret evnen til at handle eller fungere, hvilket kræver giftstoffer, der kan lamme eller dræbe byttet så hurtigt som muligt med minimal indsats.

Adskillige studier, der rapporterer om en ‘finjustering’ af giftaktiviteten mod slangens foretrukne bytte gennem naturlig selektion, er blevet publiceret i de seneste årtier, hvilket understøtter kostens afgørende rolle som en evolutionær drivkraft bag disse reptilers giftige arsenaler.

Når det er sagt, spiller andre faktorer også ind i udformningen af giftens egenskaber, herunder lokale miljøforhold (eksempelvis temperatur, højde og årstiderne) og fylogenetisk slægtskab (nært beslægtede arter har ofte en tendens til at have lignende giftegenskaber).

Når vi taler om forskellige slangearter kan denne variation måske godt forekomme ligetil.

Dog er det utroligt interessant, at denne variation i giftprofiler kan være ligeså udbredt indenfor individer, der stammer fra den samme slangeart.

To slanger af samme art kan altså have vidt forskellig gift i hugtænderne.

Hvad står menuen på? Kost som en drivkraft for giftvariation

Men hvorfor kan giftsammensætning og/eller aktivitet være forskellig populationerne imellem og endda indenfor individer af den samme art?

I sidste ende er de samme faktorer, der driver giftvariationen mellem arter, også på spil på artsniveau.

Evidens på dette blev først beskrevet i den malaysiske mokkasinslange (Calloselasma rhodostoma), hvis gift varierer betydeligt i hele artens udbredelsesområde i Sydøstasien i forhold til de forskellige kostpræferencer separate populationer imellem.

Eksempelvis afviger de frø-ædende mokkasinslanger meget fra gnaverspecialisterne med hensyn til giftsammensætningen, på trods af at de tilhører samme art, hvilket indikerer, at den foretrukne byttetype har en stor effekt på giften.

På den anden side af kloden i Amazonas regnskoven fremviser den almindelige lanseslange (Bothrops atrox) et lignende mønster.

Individer, der jager padder i fugtige og tæt bevoksede områder, besidder en mere stærkt prokoagulerende (blodpropdannende, red.) gift end deres slægtninge, der lever på savannen, og som hovedsageligt lever af pattedyr og/eller andre krybdyr.

For frø-specialisterne dybt inde i skoven vil en mere potent gift sandsynligvis kunne invalidere byttet, før det kan undslippe til vandets dybder eller den tætte underskov, hvilket maksimerer sandsynligheden for en vellykket jagt for slangen.

\ Læs mere

Sporer, pels og vampyrer: Videnskaben bag giftige pattedyr

Giften forandrer sig i løbet af livet

Giftprofilen kan også ændre sig drastisk med alderen. Selvom der er en udbredt misforståelse om, at giften altid er mere potent hos unge slanger end hos voksne, er det dog i visse tilfælde sandt – og hvis ikke for mennesker, så for slangernes byttedyr.

Eksempelvis er de fleste af de ekstremt giftige australske brunslanger (Pseudonaja-slægten) i besiddelse af en potent neurotoksisk gift som unge, hvorimod de voksne slanger gradvist skifter til en usædvanligt prokoagulerende gift, efterhånden som de går fra en firben- og frø-baseret kost til at jage pattedyr som bytte.

Ring-brunslangen (Pseudonaja modesta) er den eneste undtagelse, da den bevarer sin neurotoksiske giftprofil i voksenalderen, sandsynligvis som følge af at den fortsat jager krybdyr og padder hele livet igennem.

Miljøets effekt på giftvariationen

Miljøvariabler relateret til slagernes habitat blev for nyligt udpeget som den vigtigste indflydelse på de to forskellige giftprofiler blandt forskellige populationer af Mojave-klapperslangen (Crotalus scutulatus), der lever i ørkenerne i det sydvestlige USA og det centrale Mexico.

Visse populationer blandt denne art er kendt for det særlige Mojave-toksin (MTX), et stærkt neurotoksisk protein, der kan forårsage lammelser og respirationssvigt ved at blokere neural transmission til musklerne.

Omvendt producerer andre Mojave-klapperslangepopulationer en markant blodpåvirkende gift, hvor symptomerne hovedsageligt drejer sig om indre blødninger og lokal vævsskade.

Disse to forskellige profiler, almindeligvis kaldet henholdsvis type A og type B, kan endda smelte sammen i visse geografiske områder (type AB).

Sjovt nok er tilstedeværelsen eller fraværet af flere toksiner – herunder MTX – på tværs af populationer stærkt sammenfaldende med faktorer som temperaturudsving og sæsonbestemte nedbørsmønstre, men ikke med kosten. Det betyder, at kosten ikke er den eneste faktor, der driver giftvariationerne.

\ Læs mere

Makaber opdagelse: Slanger graver sig ind i tudser og spiser dem levende indefra

Giftvariation kan forårsages af en kombination af faktorer

Som om emnet ikke allerede var komplekst nok, er der også dokumenteret forskelle i giftsammensætning selv på enkeltindivid basis og hos nyfødte fra samme kuld i visse arter.

Naturen kan sjældent opdeles i pæne, uafhængige kasser, og slangegiftvariation, både mellem og inden for arter, er ingen undtagelse: Oftere end ikke er giftsammensætning og aktivitet formet af den kombinerede evolutionære påvirkning fra flere faktorer.

Det er den nordlige Stillehavs-klapperslange (Crotalus oreganus), der blandt andet lever i Californien, et perfekt eksempel på.

Klapperslangegift når ukendte højder

Stillehavs-klapperslangen blev længe anset for at være involveret i et ‘våbenkapløb’ med ét af dens foretrukne byttedyr, det californiske jordegern (Otospermophylus beecheyi), hvoraf mange populationer af den lille gnaver er resistente over for slangens gift.

Nyere forskning har dog vist, at forskelle i sammensætningen af giften hos den nordlige Stillehavs-klapperslange ikke kun handler om byttedyret, men også er påvirket af andre faktorer som eksempelvis højde, som følge af skiftende miljøforhold i forskellige højder.

Derfor blev konceptet om dette ‘våbenkapløb’ mellem klapperslangen og jordegernet udvidet til at omfatte lokale geografiske variablers markante effekt – et scenarie, der bliver beskrevet som ‘fænotype matching’ til en kombination af indvirkende faktorer.

Den nordlige Stillehavs-klapperslange viser endnu en gang, at giftegenskaberne er et resultat af et komplekst samspil af variabler.

Dette gør det vanskeligt at tale om slangegift i forhold til generelle typer og kategorier, selv når det kommer til én enkelt art.

\ Læs mere

What!? Forskere opdager ny og besynderlig måde, slanger kan bevæge sig på

Betydningen af giftvariation inden for arten

Et sådant indviklet mønster af selektionstryk og adaptioner er en ren skattekiste af opdagelsesmuligheder for evolutionære biologer.

Det er dog i lige så høj grad en forbandelse for læger og producenter af modgift, fordi det gør det næsten umuligt at skabe effektive bredt virkende modgifte.

Faktisk er slangebid et stort folkesundhedsproblem, som forværres yderligere af omfattende giftvariation inden for arterne i samme geografiske region.

For at forstå, hvorfor det er tilfældet, og hvordan forskningen kan løse disse udfordringer, er vi nødt til at dykke ned i en sand tragedie, nemlig den nødsituation slangebid udgør på globalt plan.

Gift-udfordringen: En global sundhedskrise

På trods af at problemet ikke har fået opmærksomhed fra mainstream-medierne, er slangebid intet mindre end en global sundhedskrise: Helt op til 138.000 personer om året mister livet som følge af forgiftning, og mere end 400.000 personer lider permanent fysisk og/eller psykisk skade.

Den eneste specifikke behandling for slangebid er modgift, som enten kan være monovalent (det vil sige enkeltartsspecifik) eller polyvalent (effektiv mod gift fra flere arter).

Omend modgift er vores bedste behandling mod slangebid, så er der også adskillige problemer med den nuværende medicin. Nogle af de største er, at behandlingen er utilgængelig på grund af mangel, eller at den er for dyr for de patienter, der har mest brug for den.

Derudover kan modgiften have dårlig neutraliseringseffektivitet, blandt andet som følge af den nuværende proces brugt til fremstilling af modgift.

Overordnet set har udviklingen for modgiftsproduktion ikke ændret sig markant, siden den første slangemodgift blev udviklet af den berømte franske mikrobiolog Albert Calmette i 1894.

\ Læs mere

Bidt af en slange: Hvordan stilles diagnosen?

Problemer i produktionen af modgift resulterer i dårlig effektivitet

Mens de seneste fremskridt i høj grad har forbedret modgiftenes effektivitet, står vi stadig overfor problemer, der kræver hurtige løsninger.

Problemer, der spænder fra risikoen for allergiske reaktioner på heste- og fåreantistoffer til modgiftens dårlig effektivitet mod slangearter eller -populationer, der ikke er inkluderet i dens immuniserende blanding (altså den art, hvis gift blev brugt til at fremstille modgiften).

Desuden er langt de fleste antistoffer, vi udvinder fra immuniserede dyrs blod, rettet mod toksiner af stor størrelse, som immunsystemet har lettere ved at genkende.

Disse er dog ofte ikke de (mest) dødelige elementer i giften, som ofte er små og derfor i stand til at undvige genkendelse af antistoffer.

Giftvariation reducerer effekten af modgift

Giftvariation inden for samme art bidrager yderligere til modgifts-krisen.

Indien er berygtet i denne forstand: Af de mere end 50.000 årlige slangebidsrelaterede dødsfald, der er rapporteret i landet, kan de fleste tilskrives arterne kendt som ‘De fire store’ (The Big Four):

• Indisk kobra (Naja naja)
• Russells hugorm (Daboia russelii)
• Indisk blå krait (Bungarus caeruleus)
• Almindelig tæppehugorm (Echis carinatus)

Alle er kendt for at vise giftvariabilitet i forskelligt omfang i hele landet, hvilket betyder, at de modgifte, der produceres fra gift indsamlet i en hvilken som helst region, ofte er ineffektive, hvis ikke helt ubrugelige mod gifte fra andre (fjerne) regioner.

Det udmønter sig i en højere risiko for død eller permanent invaliditet for slangebidspatienter og gør passende behandling af gifttilfælde til en enorm udfordring for lægerne.

For at tackle denne store hindring, anbefaler WHO-retningslinjerne fra 2016 for produktion af modgift, at man indsamler slanger fra flere regioner og i alle livsstadier for enhver given art for at opnå et repræsentativt udvalg af gifte til produktionen af modgift.

Selvom implementeringen af denne strategi utvivlsomt vil forbedre effektiviteten af modgiftene, har forskningen en trumf i ærmet, som muligvis kan afbøde giftvariationens konsekvenser for behandlingen af slangebid.

\ Læs mere

Hvad er verdens mest dødbringende slange?

Calmettes drøm er død, men håbet lever videre

Det er efterhånden længe siden, at Calmette i 1894 triumferende proklamerede, at hans nyudviklede monovalente modgift, der stammede fra gift fra monokelkobraen (Naja kaouthia), potentielt ville være i stand til at neutralisere enhver kendt slangegift.

Som svar på disse presserende spørgsmål har nyere forskning undersøgt muligheden for at erstatte dyre-afledte antistoffer med udvalgte humane (menneskelige) antistoffer, der er i stand til at neutralisere meget farlige giftkomponenter, der er fælles for mange forskellige slangegifte.

For eksempel ville ét eller nogle få antistoffer (modgiftsmolekyler) idéelt set være i stand til at neutralisere en bred vifte af slangegiftmetalloproteaser (SVMP’er).

Disse er en kendetegnende komponent i mange slangegifte, der forårsager omfattende blodkoagulationsforstyrrelser og vævsnedbrydning.

Andre ville i stedet være gearet mod tre-finger toksiner (3FTx), en type proteiner, som for det meste inducerer lammelse ved at angribe nervesystemet.

Disse er almindeligvis at finde i slanger fra den store gruppe kaldet giftsnoge, som kobraer er en del af.

Ingen universel behandling for slangebid

Ved hjælp af denne forskning kan fremtidige modgifte potentielt bestå af menneskelige antistoffer, som er i stand til at neutralisere en bred vifte af gifttoksiner uanset variation mellem og inden for slangearterne.

Det kan potentielt føre til banebrydende fremskridt i behandlingen af forgiftning fra slangebid.

Selvom sådanne antistoffer stadig skal testes klinisk for at bekræfte deres effektivitet som modgiftprodukt, er der grund til optimisme, da selv antistoffer med snæver specificitet mod ét eller nogle få toksiner har resulteret i lovende resultater i mus indtil videre.

Mere end et århundrede efter Calmettes for tidlige jubel i jagten på en universel modgift mod slangebid, har en bedre forståelse af dynamikken og implikationerne af giftvariabilitet lært os, at hans drøm var forgæves.

Udviklingen af en modgift mod alle slags slangegift er lige så sandsynligt som at finde guldskatten for enden af regnbuen.

Ikke desto mindre kan denne anerkendelse gøre det muligt for os at erstatte den århundredgamle og suboptimale behandling med en ny generation af omhyggeligt designede modgifte, der kan redde mange menneskeliv hvert år.

Læs den engelske version af denne artikel på vores nordiske søstersite, ScienceNordic. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.

\ Læs mere

Hvorfor er der flere farlige dyr i troperne end i Danmark?

\ Læs mere

Edderkopper kan dræbe og æde slanger, der er langt større end dem selv