Dánski výskumníci objavili dva nové druhy jedovatých vtákov. Podobný objav sa vedcom nepodaril už dvadsať rokov.
Aleadryas rufinucha. Zdroj: University of Copenhagen
Jedovaté vtáky obývajú jeden z najpozoruhodnejších dažďových pralesov na Zemi, ktorý sa rozprestiera v Oceánii na ostrove Nová Guinea. Slovné spojenie jedovatý vták možno na prvý pohľad nedáva zmysel, no takéto vtáky skutočne existujú. Dánski výskumníci z Kodanskej univerzity objavili hneď dva nové druhy počas svojej expedície v džungli Novej Guiney a o svojom objave píšu v štúdii publikovanej v odbornom časopise Molecular Ecology.
Expedícia do divej prírody ostrova Nová Guinea
Nová Guinea je druhý najväčší ostrov s rozmanitou biodiverzitou, kde žije viac ako 800 druhov vtákov. Až 65 percent jeho rozlohy pokrývajú jedny z najzachovanejších dažďových pralesov. Na ostrove žije asi tisíc rozličných etnických skupín, ktoré hovoria odlišnými jazykmi. O ostrov sa delia štáty Indonézia (západná časť) a Papua-Nová Guinea (východná časť).
Výskumníci Knud Jønsson a Kasun Bodawatta sa vydali na expedíciu do odľahlých končín ostrova, ktorý je obývaný bojovnými domorodými kmeňmi. Expedícia dánskych vedcov sa podobala tým, ktoré prežíval filmový hrdina Indiana Jones. Výskumu predchádzala dôkladná príprava a vedci sa museli dohodnúť s miestnymi obyvateľmi, aby sa v lese mohli pohybovať relatívne bezpečne. Pralesmi ich sprevádzali miestni obyvatelia. Práve spolupráca s nimi bola pre výskumníkov kľúčová. Ich úloha spočívala v odovzdávaní praktických vedomostí a legitimizovaní prítomnosti výskumníkov v teréne. Ostrov je plný malých dedín a ich obyvatelia sa často stretávajú, no nezaobídu sa bez častých sporov. Mnohé kmene majú dokonca povesť bojovníkov a kanibalov. Kanibalizmus je už v súčasnosti trestný, no občas sa objavia prípady porušenia tohto zákazu. Zaistenie bezpečnosti výskumníkov preto bolo v týchto napätých podmienkach nevyhnutné.
„Títo ľudia sú milí, pokiaľ rešpektujete ich spôsob života a dávate pozor, aby ste nevyrušili duchov. Potom nemáte dôvod dostať do konfliktu. Spôsob, ako sa pohybujú bosí po lese, je skutočne pôsobivý. Ja a Kasun sme sa v našich topánkach pohybovali nemotorne a zakopávali sme o korene,“ opísal vlastnú skúsenosť s miestnymi obyvateľmi biológ Knud Jønsson.
Pachycephala schlegelii. Zdroj: Ian Shriner
Unikátny objav
Napriek náročným podmienkam sa vedcom podaril unikátny objav. Našli dva dosiaľ vedecky nepreskúmané druhy vtákov, ktoré dokážu konzumovať toxickú potravu a vytvárať z nej vlastný jed. „Tieto vtáky obsahujú neurotoxín, ktorý tolerujú a ukladajú si ho do peria,“ prezradil nezvyčajnú charakteristiku vtákov Knud Jønsson.
Nové druhy vtákov sú z radu spevavcov a dostali odborné názvy hlaváčik kráľovský (Pachycephala schlegelii) a schovánok žltobradý (Aleadryas rufinucha). Spevavce sú hojne rozšírená skupina vtákov, pre ktorú je typický zložitý hlasový prejav. Slovenskými druhmi spevavcov sú napríklad červienka, sýkorka belasá, drozd čierny, krkavec čierny, straka obyčajná, lastovička obyčajná či vrabec domový. Ako vidno, spevavce sú pomerne rôznorodá skupina vtákov.
„Nové druhy jedovatých vtákov neboli objavené viac ako dve desaťročia, preto sme boli skutočne prekvapení. Tieto dva druhy vtákov sú v týchto končinách bežné, o to viac nás to šokovalo,“ povedal spoluautor štúdie Knud Jønsson.
Neurotoxín spôsobuje svalové kŕče
Väčšina ľudí pozná jedovaté žaby z Južnej a zo Strednej Ameriky. Azda najznámejšou je pralesnička zlatá (Phyllobates terribilis), ktorá má výrazné žlté, oranžové či svetlozelené sfarbenie. Drobné obojživelníky dokážu jediným dotykom zabiť dospelého človeka. Vedci zistili, že nové druhy jedovatých vtákov majú v koži a perí rovnaký typ jedu ako pestrofarebné žaby. Tento toxín je teda oveľa rozšírenejší, než sa vedci pôvodne domnievali.
Jed, ktorý sa nachádza v telách a perí vtákov, sa nazýva batrachotoxín. Vo vyšších koncentráciách (ako napríklad v koži pralesničiek zlatých) už krátko po kontakte s ním dochádza u obeti k svalovým kŕčom a zástave srdca.
Názov jedu batrachotoxín pochádza z gréckeho slova, ktoré znamená žaba, vedci ho totiž pôvodne objavili v týchto obojživelníkoch. Batrachotoxín je jeden z najprudších dosiaľ známych neurotoxínov. V porovnaní so strychnínom je 250-krát silnejší. Toxín spôsobuje, že sodíkové kanály v tkanivách kostrového svalstva zostávajú otvorené, a tak vo svaloch vznikajú prudké kŕče, ktoré môžu viesť až k smrti. Ako je teda možné, že vtáky rovnako ako žaby dokážu tento prudký jed tolerovať?
Ako krájanie cibule s nervovoparalytickou látkou
Juhoamerické žaby používajú toxín preto, aby sa ochránili pred predátormi. Koncentrácia jedu v tele vtákov z Novej Guiney je nižšia než smrteľná dávka, ale aj tak slúži na obranu.
„Knud Jønsson ma raz našiel smrkajúceho a so slzami v očiach. Myslel si, že som smutný a prežívam ťažké chvíle počas expedície. V skutočnosti som tam však sedel a odoberal vzorky peria z vtáka pitohui, jedného z najjedovatejších vtákov planéty. Vyberanie vtákov zo siete ešte nie je také zlé. No keď musíme odobrať vzorky peria v uzavretom prostredí, cítime nepríjemné dráždenie v očiach a nose. Podobne sa človek cíti pri krájaní cibule, ale s nervovoparalytickou látkou,“ povedal so smiechom svoj zážitok z expedície spoluautor štúdie Kasun Bodawatta.
„Miestni obyvatelia nemajú radi pikantné jedlá, a preto sa vyhýbajú aj týmto vtákom. Mäso operencov podľa nich páli v ústach podobne ako čili. Tak ich vedci aj objavili. Keď niektorého z nich chytíte do ruky, dotyk s ním je nepríjemný, pretože cítite pôsobenie toxínu. Predstava, že by ste niektorého z nich mali držať príliš dlho, nie je vôbec lákavá. Preto si myslíme, že jed slúži ako odstrašujúci prostriedok pre tých, ktorí by ich chceli zjesť,“ vysvetlil pôsobenie neurotoxínu jedovatých vtákov biológ Knud Jønsson.
Za všetko môžu „preteky v zbrojení“
Podľa vedcov si jedovaté vtáky vyvinuli túto schopnosť preto, lebo na ne pôsobil evolučný tlak a neutíchajúce „preteky v zbrojení“. Všetko sa začína na spodných priečkach potravového reťazca. Toxicita alebo zvláštne sfarbenie sa postupne vyvinie pri hmyze a iných bezstavovcoch ako reakcia na predátory. Vďaka tomu môžu vyjsť z úkrytov a hľadať potravu.
„Predátor sa prispôsobí a vyvinie si mechanizmus, ako môže bezstavovca zožrať napriek jeho obranným mechanizmom. Predátor získa mutáciu, s ktorou je odolný proti toxínu. Tá poskytuje vtákovi (predátorovi) výhodu a prináša mu úplne nový zdroj potravy, ktorý nie je dostupný ostatným konkurentom v ekosystéme. Tento cyklus pretekov sa opakuje. Chrobáky sa budú musieť vrátiť pod skalu, až kým nevymyslia ďalší ťah o niekoľko miliónov rokov,“ opísal evolučný boj biológ Knud Jønsson.
„Následne sa samy vtáky, ktorým sa vyvinula schopnosť konzumovať jedovatú potravu, stávajú toxickými. Vďaka tomu sa vedia brániť pred predátormi na vyšších priečkach potravového reťazca. A tak preteky pokračujú po vyšších úrovniach reťazca. To je evolúcia: stať sa môže hocičo, ale trvá to dlho.“
Kasun Bodawatta odoberá vzorky z vtáka na ostrove Nová Guinea. Foto: Knud Jønsson
Vytváranie vlastného jedu
Biológovia rozlišujú dva spôsoby, ako sa živočíchom rozvíja toxicita. Niektoré jedovaté živočíchy produkujú toxíny vo vlastnom tele, iné ich absorbujú z prostredia, v ktorom žijú. Žaby aj vtáky patria do druhej skupiny organizmov. Vedci sa domnievajú, že toxíny získavajú z potravy, ktorú konzumujú. Výskumníkom sa podarilo objaviť jedovaté chrobáky v žalúdkoch vtákov. Presný zdroj získavaných toxínov však ešte neurčili. Čo vtákom umožňuje tolerovať toxíny, ktoré majú v tele bez toho, aby sa otrávili?
Vedci sa pri hľadaní odpovede na túto otázku inšpirovali jedovatými žabami. Tie majú genetickú mutáciu, vďaka ktorej sú sodíkové kanály aktívne aj napriek prítomnosti jedu, a preto netrpia prudkými kŕčmi svalov.
„Prirodzene sme sa rozhodli skúmať, či aj vtáky majú mutácie v rovnakých génoch. Odpoveď je áno aj nie. Vtáky majú mutácie v oblasti, ktorá reguluje sodíkové kanály a o ktorej sa domnievame, že im umožňuje tolerovať toxín. Mutácie sa však nenachádzajú na rovnakých miestach ako pri žabách,“ upozornil na zistenia vedeckého tímu spoluautor štúdie Kasun Bodawatta. „Je úžasné nájsť mutácie, ktoré znižujú účinnosť batrachotoxínu. Ovplyvnenie sodíkových kanálov je nutnosťou, ak sa živočích chce naň adaptovať,“ dodal.
Vedci zistili, že hoci je neurotoxín vtákov a žiab podobný, vtáky si vyvinuli odolnosť a schopnosť niesť v telách jed nezávisle od žiab. Ide o učebnicový príklad toho, čo biológovia nazývajú konvergentná evolúcia.
Konvergentná evolúcia
Vedci hovoria o konvergentnej evolúcii v situácii, keď si organizmy z odlišných evolučných línií vytvoria podobné adaptácie, aby prežili. Príkladom konvergentnej evolúcie je vyvinutie podobného tvaru tela žralokov a delfínov či podobnosť medzi ľudským okom a okom chobotnice. Obdobných príkladov je v prírode viac, napríklad krídla vtákov, netopierov a hmyzu.
Spoločný predok jedovatých vtákov z Novej Guiney a žiab z Južnej Ameriky žil asi pred 300 miliónmi rokov. Oba druhy majú príbuzných bez týchto špecifických vlastností. Mutácie oboch druhov vznikli v rovnakej oblasti sodíkových kanálov v kostrovom svalstve, no nie sú identické. Výskum preto dokazuje, že rezistencia na batrachotoxín sa vyvinula podobným spôsobom, ale nezávisle od seba.
Zdroje:
Tlačová správa Kodanskej univerzity
DOI: 10.1111/mec.16878
(AB, JM)
