Gift -Venom
Gift eller zootoksin er en type gift produsert av et dyr som aktivt leveres gjennom et sår ved hjelp av et bitt, stikk eller lignende handling. Giftstoffet leveres gjennom et spesialutviklet giftapparat , som hoggtenner eller en stikker , i en prosess som kalles forgiftning . Gift skilles ofte fra gift , som er et giftstoff som leveres passivt ved å bli svelget, inhalert eller absorbert gjennom huden, og toxungen , som aktivt overføres til den ytre overflaten til et annet dyr via en fysisk leveringsmekanisme.
Gift har utviklet seg i terrestriske og marine miljøer og i et bredt utvalg av dyr: både rovdyr og byttedyr, og både virveldyr og virvelløse dyr . Gifter dreper gjennom virkningen av minst fire hovedklasser av toksiner, nemlig nekrotoksiner og cytotoksiner , som dreper celler; nevrotoksiner , som påvirker nervesystemet; myotoksiner , som skader muskler; og hemotoksiner , som forstyrrer blodpropp . Giftige dyr forårsaker titusenvis av menneskers død per år.
Gifter er ofte komplekse blandinger av giftstoffer av forskjellige typer. Giftstoffer fra gift brukes til å behandle et bredt spekter av medisinske tilstander, inkludert trombose , leddgikt og noen kreftformer . Studier innen giftstoffer undersøker potensiell bruk av giftgifter for mange andre forhold.
Utvikling
Bruken av gift på tvers av et bredt spekter av taxa er et eksempel på konvergent evolusjon . Det er vanskelig å konkludere nøyaktig hvordan denne egenskapen ble så intenst utbredt og diversifisert. Multigenfamiliene som koder for giftstoffene til giftige dyr blir aktivt valgt , og skaper flere forskjellige giftstoffer med spesifikke funksjoner. Gifter tilpasser seg miljøet og ofrene og utvikler seg følgelig til å bli maksimalt effektive på et rovdyrs spesielle bytte (spesielt de nøyaktige ionekanalene i byttet). Følgelig blir giftene spesialisert til et dyrs standarddiett.
Mekanismer
Gifter forårsaker sine biologiske effekter via de mange giftstoffene de inneholder; noen giftstoffer er komplekse blandinger av giftstoffer av forskjellige typer. Hovedklasser av toksiner i gift inkluderer:
- Nekrotoksiner , som forårsaker nekrose (dvs. død) i cellene de møter. Giftene til hoggormer og bier inneholder fosfolipaser ; hoggormgift inneholder ofte også trypsinlignende serinproteaser .
- Nevrotoksiner , som først og fremst påvirker nervesystemet til dyr, for eksempel ionekanaltoksiner . Disse finnes i mange giftige taxaer, inkludert svarte enkeedderkopper , skorpioner , boksmaneter , kjeglesnegler , tusenbein og blåringede blekkspruter .
- Myotoksiner , som skader muskler ved å binde seg til en reseptor. Disse små, grunnleggende peptidene finnes i slange (som klapperslange ) og øglegift .
- Cytotoksiner , som dreper individuelle celler og finnes i apitoksinet til honningbier og giften til svarte enkeedderkopper.
Taksonomisk rekkevidde
Gift er vidt distribuert taksonomisk, og finnes i både virvelløse dyr og virveldyr, i vannlevende og landlevende dyr, og blant både rovdyr og byttedyr. De viktigste gruppene av giftige dyr er beskrevet nedenfor.
Leddyr
Giftige leddyr inkluderer edderkopper , som bruker hoggtenner på chelicerae for å injisere gift ; og tusenbein , som bruker forsipuller , modifiserte ben, for å levere gift; mens skorpioner og stikkende insekter injiserer gift med et stikk. Hos bier og veps er brodden en modifisert eggleggingsanordning – eggleggeren . I Polistes fuscatus frigjør hunnen kontinuerlig et gift som inneholder et kjønnsferomon som induserer kopulatorisk atferd hos menn. Hos veps som Polistes exclamans brukes gift som et alarmferomon, som koordinerer en respons med fra reiret og tiltrekker nærliggende veps for å angripe rovdyret. Hos noen arter, som Parischnogaster striatula , påføres gift over hele kroppen som en antimikrobiell beskyttelse.
Mange larver har defensive giftkjertler assosiert med spesialiserte bust på kroppen kalt urticating hairs . Disse er vanligvis bare irriterende, men de av Lonomia - møll kan være dødelige for mennesker.
Bier syntetiserer og bruker et surt gift ( apitoksin ) for å forsvare bikubene og matlagrene, mens vepsene bruker en annen kjemisk gift for å lamme byttet, så byttet deres forblir i live for å sørge for matkamrene til ungene. Bruken av gift er mye mer utbredt enn bare disse eksemplene; mange andre insekter, som ekte insekter og mange maur , produserer også gift. Maurarten Polyrhachis-dykker bruker gift lokalt for sterilisering av patogener.
Andre virvelløse dyr
Det er giftige virvelløse dyr i flere phyla , inkludert maneter som den farlige boksmaneten og sjøanemoner blant Cnidaria , kråkeboller blant Echinodermata , og kjeglesnegler og blekkspruter , inkludert blekksprut , blant bløtdyrene .
Virveldyr
Fisk
Gift finnes i rundt 200 bruskfisker, inkludert rokker , haier og kimærer ; steinbitene ( ca. 1000 giftige arter); og 11 kladder med piggete fisker ( Acanthomorpha ), som inneholder skorpionfiskene (over 300 arter), steinfisker (over 80 arter) , knotteabborer , bleniser , kaninfisker , kirurgfisker , noen fløyelsfisker , noen toadfisher , skaller , steinfisker , dypvannskorpionfisker , vepsefisker , tisser og stjernekikkere .
Amfibier
Noen salamandere kan presse ut skarpe ribber med giftspiss. To froskearter i Brasil har bittesmå ryggrader rundt hodeskallen, som ved støt leverer gift inn i målene deres.
Reptiler
Rundt 450 arter av slanger er giftige. Slangegift produseres av kjertler under øyet ( mandibulærkjertlene ) og leveres til målet gjennom rørformede eller kanalformede hoggtenner. Slangegiftene inneholder en rekke peptidtoksiner , inkludert proteaser , som hydrolyserer proteinpeptidbindinger; nukleaser , som hydrolyserer fosfodiesterbindingene til DNA ; og nevrotoksiner, som forstyrrer signalering i nervesystemet. Slangegift forårsaker symptomer inkludert smerte, hevelse, vevsnekrose, lavt blodtrykk, kramper, blødninger (varierer etter slangeart), luftveislammelse, nyresvikt, koma og død. Slangegift kan ha oppstått med duplisering av gener som hadde blitt uttrykt i spyttkjertlene til forfedre.
Gift finnes i noen få andre krypdyr som den meksikanske perleøglen , gilamonsteret og noen monitorøgler, inkludert Komodo-dragen . Massespektrometri viste at blandingen av proteiner som finnes i giften deres er like kompleks som blandingen av proteiner som finnes i slangegift. Noen øgler har en giftkjertel; de danner en hypotetisk klede, Toxicofera , som inneholder underordene Serpentes og Iguania og familiene Varanidae , Anguidae og Helodermatidae .
Pattedyr
Euchambersia , en utdødd slekt av therocephalians , antas å ha hatt giftkjertler festet til hjørnetennene.
Noen få arter av levende pattedyr er giftige, inkludert solenodoner , spissmus , vampyrflaggermus , nebbdyr og langsomme loriser . Spissmus har giftig spytt og har sannsynligvis utviklet sine egenskaper på samme måte som slanger. Tilstedeværelsen av tarsale sporer i likhet med nebbdyret i mange ikke -teriske Mammaliaformes - grupper antyder at gift var et forfedres kjennetegn blant pattedyr.
Omfattende forskning på nebbdyr viser at toksinet deres opprinnelig ble dannet fra genduplikasjon, men data gir bevis for at den videre utviklingen av nebbdyrgift ikke er så avhengig av genduplikasjon som en gang trodde. Modifiserte svettekjertler er det som utviklet seg til nebbdyrgiftkjertler. Selv om det er bevist at reptil- og nebbdyrgift har utviklet seg uavhengig, antas det at det er visse proteinstrukturer som er favoriserte for å utvikle seg til giftige molekyler. Dette gir flere bevis på hvorfor gift har blitt en homoplastisk egenskap og hvorfor svært forskjellige dyr har utviklet seg konvergent.
Gift og mennesker
Envenomation resulterte i 57 000 menneskelige dødsfall i 2013, ned fra 76 000 dødsfall i 1990. Gifter, funnet i over 173 000 arter, har potensial til å behandle et bredt spekter av sykdommer, utforsket i over 5000 vitenskapelige artikler.
I medisin brukes slangegiftproteiner til å behandle tilstander inkludert trombose , leddgikt og noen kreftformer . Gila monstergift inneholder exenatid , brukt til å behandle type 2 diabetes . Solenopsiner utvunnet fra ildmaurgift har vist biomedisinske anvendelser, alt fra kreftbehandling til psoriasis . En vitenskapsgren, venomics , er etablert for å studere proteinene assosiert med gift og hvordan individuelle komponenter av gift kan brukes til farmasøytiske midler.
Motstand
Gift brukes som et trofisk våpen av mange rovdyrarter. Samevolusjonen mellom rovdyr og byttedyr er drivkraften til giftmotstand, som har utviklet seg flere ganger gjennom dyreriket. Samevolusjonen mellom giftige rovdyr og giftresistente byttedyr er blitt beskrevet som et kjemisk våpenkappløp. Predator- og byttedyrpar forventes å utvikle seg sammen over lange tidsperioder. Ettersom rovdyret kapitaliserer på mottakelige individer, er de overlevende individene begrenset til de som er i stand til å unngå rovvilt. Motstanden øker vanligvis over tid ettersom rovdyret blir stadig mer ute av stand til å dempe resistente byttedyr. Kostnaden for å utvikle giftresistens er høy for både rovdyr og byttedyr. Belønningen for kostnadene ved fysiologisk motstand er en økt sjanse for overlevelse for byttedyr, men det lar rovdyr utvide seg til underutnyttede trofiske nisjer.
California bakkeekorn har varierende grad av motstand mot giften fra klapperslangen i det nordlige Stillehavet . Resistensen involverer toksinfjerning og avhenger av befolkningen. Der klapperslangebestandene er tettere, er motstanden mot ekorn høyere. Klapslanger har reagert lokalt ved å øke effektiviteten til giften deres.
Kongeslangene i Amerika er constrictors som forgriper seg på mange giftige slanger . De har utviklet motstand som ikke varierer med alder eller eksponering. De er immune mot giften fra slanger i deres umiddelbare miljø, som kobberhoder, cottonmouths og nordamerikanske klapperslanger, men ikke mot giften fra for eksempel kongekobraer eller svarte mambaer.
Blant marine dyr er ål motstandsdyktig mot sjøens slangegift, som inneholder komplekse blandinger av nevrotoksiner, myotoksiner og nefrotoksiner, som varierer etter art. Ål er spesielt motstandsdyktig mot giften fra sjøslanger som spesialiserer seg på å spise dem, noe som innebærer samevolusjon; ikke-byttefisker har liten motstand mot sjøslangegift.
Klovnefisk lever alltid blant tentaklene til giftige sjøanemoner (en obligatorisk symbiose for fisken), og er motstandsdyktige mot giften deres. Bare 10 kjente arter av anemoner er verter for klovnefisk og bare visse par av anemoner og klovnefisk er kompatible. Alle sjøanemoner produserer gift som leveres gjennom utløpende nematocyster og slimete sekreter. Giftstoffene er sammensatt av peptider og proteiner. De brukes til å skaffe byttedyr og for å avskrekke rovdyr ved å forårsake smerte, tap av muskelkoordinasjon og vevsskade. Klovnefisk har et beskyttende slim som fungerer som en kjemisk kamuflasje eller makromolekylær mimikk som forhindrer "ikke selv"-gjenkjenning av sjøanemonen og nematocystutslipp. Klovnefisk kan akklimatisere slimet sitt til å ligne slimet til en bestemt art av sjøanemone.