A complexidade do veneno de cobra é impulsionada pela dieta da presa

Mas uma nova pesquisa colaborativa por cientistas da Universidade Clemson descobriu que o número de espécies de presas que uma cobra comeu não aumentou a complexidade do veneno. Em vez disso, era o quão distantes as espécies de presas estavam evolutivamente umas das outras.

“Não é apenas a dieta que impulsiona a variação do veneno entre as cobras. É a amplitude da dieta”, disse Christopher Parkinson, professor do Departamento de Ciências Biológicas da Faculdade de Ciências. “Se uma cobra comer 20 espécies diferentes de mamíferos, seu veneno não será muito complexo. Mas se comer uma centopéia, uma rã, um pássaro e um mamífero, terá um veneno muito complexo porque cada componente desse veneno está afetando algo diferente em um dos diferentes animais de que a cobra se alimenta. “

O jornal procedimentos da Academia Nacional de Ciências publicou as descobertas em um artigo intitulado “Dietas Filogeneticamente Diversas Favorecem Venenos Mais Complexos em Víboras da América do Norte”.

A pesquisa pode levar a melhores antídotos e servir como um banco de dados dietético para outros pesquisadores de cobras.

“A picada de cobra é uma doença tropical negligenciada. Não mata muitas pessoas nos Estados Unidos, apenas cerca de oito por ano. Mas causa lesões duradouras, como danos neurológicos e teciduais. Embora tenhamos bons antídotos, eles certamente poderiam ser melhores. Produzimos uma biblioteca dos venenos de todas as espécies nos Estados Unidos em um nível de detalhe mais alto do que antes, então qualquer pessoa interessada em melhorar os antídotos pode usar essa informação “, disse Matthew Holding, ex-pesquisador de pós-doutorado em Clemson quem é o autor principal do artigo.

Holding colaborou com pesquisadores de Clemson, Florida State University, México e Brasil para estudar os venenos e dietas de 46 espécies de víbora da América do Norte, incluindo todas as que vivem nos Estados Unidos. Eles então usaram informações sobre as dietas dessas espécies para entender por que alguns venenos são simples e outros muito complexos.

Os venenos contêm proteínas que atuam coletivamente para incapacitar a presa. O número de proteínas diferentes que contém reflete sua complexidade.

“Você pode pensar no veneno como uma caixa de ferramentas de cobra”, disse Holding, que agora é pesquisadora de pós-doutorado na National Science Foundation no estado da Flórida. “Uma chave inglesa, um soquete e uma chave de fenda têm usos diferentes. Além disso, cada proteína tem uma função diferente quando o veneno é injetado em um camundongo, lagarto, centopéia ou qualquer presa que a cobra esteja comendo.”

“Algumas cobras têm venenos muito mais simples com menos componentes. Algumas têm muito mais. Queríamos entender, de um ponto de vista evolucionário, por que isso acontece”, explicou Holding.

Os pesquisadores coletaram amostras de veneno e glândulas de veneno de cascavéis e boca-de-algodão na América do Norte. Eles usaram técnicas de sequenciamento de última geração para gerar o maior conjunto de dados de transcriptoma e proteoma de glândula de veneno de cobra até o momento.

Usando espécimes de história natural, os pesquisadores compararam a complexidade do veneno às dietas das espécies de cobras.

“Ter um banco de dados de presas baseado em espécimes de história natural foi fundamental porque não poderíamos ter feito este trabalho sem as coleções do museu. Não poderíamos ter construído uma estrutura filogenética comparativa para comparar a dieta e a história evolutiva de cobras sem eles.” Parkinson, que tem um papel duplo no Departamento de Silvicultura e Conservação Ambiental da Faculdade de Agricultura, Silvicultura e Ciências da Vida.

A manutenção dessa complexidade do veneno muda em associação com a diversidade filogenética da dieta de cobras, com a evolução de venenos mais simples e mais complexos. O estudo mostra que a quantidade de divergência entre as espécies de presas é importante para a evolução dos venenos alvo, ao invés de apenas diferenças entre as espécies de presas ou grandes grupos taxonômicos, independentemente de como eles estão filogeneticamente relacionados.

Alguns estudos anteriores sugeriram que a dieta provavelmente causou variações no veneno entre as cobras usando dados grosseiros. Este projeto usou dados genéticos das glândulas venenosas de mais de 250 cobras individuais, uma amostra mais densa do que qualquer outro estudo até o momento. Os pesquisadores também compilaram um banco de dados detalhado de presas. A combinação desses dados facilitou o entendimento da causa da variação do veneno.

“Como usamos ferramentas de sequenciamento de última geração, poderíamos fazer mais do que contar o número de componentes do veneno. Poderíamos nos aproximar muito das sequências genéticas que contribuem para essa característica nesses táxons, o que não foi feito antes. disse.

O estudo mostrou que a diversidade alimentar prediz a complexidade expressa em três das quatro maiores famílias de genes de veneno em venenos de víbora. Serina proteases, metaloproteinases e fosfolipases tiveram uma relação positiva, o que significa que quanto mais diversa a dieta da cobra, mais complexo seu veneno. Mas a dieta não teve o mesmo efeito nas lectinas do tipo C. A diversidade da dieta é responsável por 25 a 40 por cento da variação na complexidade do veneno.

“Geramos novas questões para outros pesquisadores abordarem, como por que as lectinas do tipo c seguem um padrão diferente de relacionamento com a diversidade dietética do que outras famílias de genes, e o que explica os três quartos restantes da variação na complexidade da dieta. para o qual não podemos contabilizar “, disse Holding.

Como as drogas derivadas do veneno de cobra são usadas para tratar doenças cardíacas, hipertensão e coágulos sanguíneos em humanos, quanto melhor os cientistas entenderem o veneno, maior será a probabilidade de poderem usá-lo para criar medicamentos humanos.

“Vemos o potencial para uso médico ou terapêutico. Mas o que nos empolga é perguntar: ‘Por que existem tantos tipos de cobras em primeiro lugar, e dentro dessas cobras, por que existem tantos tipos de veneno que contêm tantos efeitos em barragens ou pessoas? ”, disse Holding.

O projeto teve apoio da Fundação Nacional de Ciência e da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial das organizações de apoio.