Bringen Sie Ihr eigenes Gegenmittel mit und haben Sie keine Angst vor Giftstoffen: Wie wurden Pfeilgiftfrösche und Kugelfische zu „Giftmeistern“?

Es gibt so viele giftige Tiere in der Natur. Haben Sie sich jemals gefragt, wie diese giftigen Tiere Giftstoffe produzieren?

Wie gelingt es Giftschlangen, Kugelfischen und anderen „Giftmeistern“, ihre Feinde nach Belieben zu vergiften, ohne selbst vergiftet zu werden?

Isolierter Speicher, sicher und geschützt

Gegenstände, die giftig sind oder mit Vorsicht behandelt werden müssen, isolieren wir normalerweise und lagern sie an einem Ort, an dem sie normalerweise nicht berührt werden. Bei Bedarf holen wir sie dann heraus. Beispiele hierfür sind Medikamente, Feuerzeuge usw. Auch giftige Organismen nutzen diese Strategie zur Speicherung von Toxinen, indem sie die von ihnen produzierten Toxine in speziellen „Kammern“ speichern.

Quallen sind für viele Menschen Lebewesen, die sehr zerbrechlich wirken. Dass es sich bei der scheinbar schwachen Qualle jedoch auch um ein giftiges Lebewesen handelt, ist den wenigsten bekannt. Jedes Jahr berühren viele Touristen an die Küste gespülte Quallen und entwickeln allergische Symptome oder geraten sogar in Lebensgefahr.

Wie isolieren und speichern Quallen, deren Körperstruktur auf den ersten Blick erkennbar ist, Giftstoffe?

Es stellte sich heraus, dass sich in den Tentakeln der Quallen eine harpunenartige Struktur befindet, die sogenannten Nesselzellen. Das Gift der Quallen ist in den Nesselzellen gespeichert. Bei Reizung durch äußere Einflüsse springen die Nesselfäden der Nesselzellen heraus, dringen in den Körper des angegriffenen Objekts ein und geben Gift ab.

Der gesamte Vorgang des Ausspuckens des Giftes beeinträchtigt die normale Funktion anderer Organe im Körper der Qualle nicht. Der Giftübertragungsmechanismus der Qualle ermöglicht es ihr, ihre Feinde anzugreifen, ohne sich selbst zu vergiften.

Abbildung von Nesselzellen, die Nesselfäden ausstoßen. Bildquelle: Wikipedia

Ähnlich wie bei Quallen wird auch bei Giftschlangen das Gift separat an einem „besonderen Ort“ gespeichert – der Giftdrüse im oberen Teil des Mauls. Der einzige Ausgang aus diesem besonderen Ort führt durch die Reißzähne. Wenn eine Giftschlange ihren Feind beißt, wird das Gift durch die Giftzähne in den Körper des Feindes injiziert.

Der Ort der Lagerung von Schlangengift. Bildquelle: Sima Yi von SME

Bringen Sie Ihr eigenes Gegenmittel mit, keine Angst vor Giftstoffen

Zusätzlich zur Bereitstellung separater „Räume“ zur Lagerung von Giftstoffen haben einige Tiere sogar eine Beziehung entwickelt, bei der sie mit Giftstoffen „zusammen leben und sterben“.

Der Pfeilgiftfrosch ist eine der giftigsten Arten in der Natur und sieht zwar sehr niedlich aus, ist aber sehr tödlich. In seinen Hautdrüsen befindet sich ein Alkaloid. Dieses Toxin kann die Übertragung von Nervensignalen an die Muskelzellen dauerhaft blockieren, was dazu führt, dass die Muskeln angespannt bleiben und sich nicht entspannen können. Das Gift eines goldenen Pfeilgiftfrosches kann problemlos zehn erwachsene Tiere innerhalb von drei Minuten töten.

Interessanterweise produzieren Pfeilgiftfrösche in Gefangenschaft keine Giftstoffe, da ihr Gift von giftigen Spinnen und anderen Nahrungsmitteln stammt, die sie fressen.

Warum werden Pfeilgiftfrösche dann nicht von giftigen Spinnen getötet, sondern können deren Gift wiederverwenden? Dabei geht es um das Wirkprinzip von Giftstoffen in Zellen.

Das Nervengift des Pfeilgiftfrosches wird als Pfeilgiftfroschtoxin bezeichnet. Nach dem Eindringen in den Körper des Tieres verbindet sich diese Substanz mit den Oberflächenrezeptoren der Nervenzellen (dieser Rezeptor ist hauptsächlich für die Übertragung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle verantwortlich und beeinflusst dadurch den Zustand der Zelle). Dadurch wird die Übertragung von Nervensignalsubstanzen unter normalen Umständen gestört und somit die normale Funktion des Nervensystems beeinträchtigt.

Nervenzellen brauchen spezifische Rezeptoren, um Ionenkanäle zu öffnen

Unter normalen Umständen benötigen Rezeptoren spezielle passende „Schlüssel“, um die Tür zu öffnen und Ionen und Nervensignale zu übertragen. Das Gift des Pfeilgiftfrosches in seinem Körper ist wie ein Generalschlüssel, der sich sehr gut tarnt, die Nervenzellrezeptoren „blendet“ und falsche Signale überträgt, wodurch die normale Funktion des Nervensystems gestört wird und Symptome wie Bluthochdruck und Schwindel und in schweren Fällen sogar der Tod verursacht werden.

Kobaltblauer Pfeilgiftfrosch Bildquelle: Zifei.com

Der Grund, warum Pfeilgiftfrösche von diesem Gift nicht betroffen sind, liegt nicht daran, dass die Nervenzellrezeptoren in ihrem Körper ihre „Adleraugen“ geöffnet hätten, sondern daran, dass in den Genen ihres Körpers eine winzige Mutation aufgetreten ist, die dazu führt, dass die Rezeptoren ihrer Nervenzellen das Gift vollständig ignorieren und sie so der peinlichen Situation einer Selbstvergiftung entgehen.

Solange ich wettbewerbsfähiger bin, gewinne ich

Tiere konkurrieren auch untereinander bei der Freisetzung von Gift. Wie bereits erwähnt, sind die giftigen Spinnen in der Nahrung des Pfeilgiftfrosches zwar giftig, doch kümmert sich der Pfeilgiftfrosch überhaupt nicht um das Gift. Wenn es der giftigen Spinne nicht gelingt, den Pfeilgiftfrosch zu vergiften, verliert sie und der Pfeilgiftfrosch erhält das Recht zu leben.

Dies liegt daran, dass Raubtiere im Laufe der Evolution tödlichere Gifte entwickelt haben und die entsprechenden Raubtiere auch stärkere Gifte. Wenn zwei Armeen aufeinandertreffen, wird diejenige gewinnen, die die andere Seite vergiftet, und nur die Spezies wird überleben, die die andere Seite vergiften kann.

Allerdings erfordert die Produktion von Toxinen große Mengen an Proteinen und Energie, was sehr kostspielig ist, sodass es für viele Tiere, einschließlich des Menschen, schwierig ist, dieselbe Überlebensstrategie zu verfolgen. Beispielsweise vergrößern sich viele Tiere und kämpfen heftig ums Überleben, anstatt sich auf Gift zu verlassen. Einige Tiere haben eine neue Art „giftiger Waffe“ entwickelt – den „Gestank“. Wenn sie in Gefahr geraten, setzen sie eine stark stinkende Substanz frei, die einer Rauchbombe ähnelt, um Raubtiere zu verwirren. Dies ist eine raffiniertere Taktik als die Ansammlung großer Mengen Giftstoffe.

Um zu überleben, haben sich Tiere allerlei einzigartige Tricks ausgedacht. Einige haben sich zu hochgiftigen Substanzen entwickelt, während andere „stinken“ können. Man kann sagen, dass sie Meister der Biochemie sind.

ENDE

Revisionsexperte

Bewertungsexperte: Wu Lei, praktizierender Tierarzt, Master of Zoology.

Tadpole Musical Notation Originalartikel, bitte geben Sie beim Nachdruck die Quelle an

Herausgeber/Herz und Papier