Hvis du blev stukket af en barkskorpion, den mest giftige skorpion i Nordamerika, ville du føle noget som det intense, smertefulde stød ved at blive elektrokutteret. Øjeblikke efter at væsenen vipper halen og indsprøjter gift i din hud, vil den intense smerte blive forbundet med en følelsesløshed eller prikken i den kropsdel, der blev stukket, og du kan opleve en åndenød. Effekten af dette gift på nogle mennesker - små børn, ældre eller voksne med kompromitterede immunsystemer - kan endda udløse skum ved munden, anfaldslignende symptomer, lammelse og potentielt død.
Barkskorpionens stikk kan være dødbringende - men en af dens rovdyr, græshoppemus, er uigennemtrængelig for både smerte og lammende virkninger af dens gift. Foto med tilladelse fra Matthew og Ashlee Rowe
Baseret udelukkende på dens kropsstørrelse skulle den fire tommer lange, lodne græshoppemus dø inden for få minutter efter at den blev stukket - takket være skorpionens gift, der forårsager midlertidig lammelse, skal musklerne, der tillader musen at trække vejret, lukke ned, hvilket fører til kvælning - så du kunne tro, at gnaverne ville undgå skorpionerne for enhver pris. Men hvis du lægger en mus og en skorpion på samme sted, er gnaverens reaktion slående modig.
Hvis det stikkes, springer den fire tommer lange gnaver muligvis tilbage et overraskende øjeblik. Derefter, efter en kort pause, går det ind for drab og fortærer skorpionen stykkevis:
Denne rovdrift er ikke et resultat af bemærkelsesværdig hårdhed. Som forskere for nylig opdagede, har musen udviklet sig en særlig nyttig tilpasning: Den er immun mod både smerter og lammende effekter, der gør skorpionens gift så giftigt.
Selvom forskere længe vidste, at musen, der er hjemmehørende i ørkenerne i det amerikanske sydvest, foregår på en række ikke-giftige skorpioner, “havde ingen nogensinde spurgt, om de angriber og dræber virkelig giftige skorpioner, ” siger Ashlee Rowe fra Michigan State University, der ledede den nye undersøgelse, der blev offentliggjort i dag i Science .
For at undersøge besøgte Rowe ørkenen i nærheden af Arizona Santa Rita-bjergene og indsamlede et antal mus og skorpioner. Tilbage på hendes laboratorium, da hun og kolleger satte de to dyr sammen i den samme tank, så de, at musene fortærede skorpionerne med gusto og var tilsyneladende uigennemtrængelige overfor deres giftige strenge og viste ingen tegn på betændelse eller lammelse bagefter. De injicerede endda giften i andre museprøver for yderligere at bekræfte, at det ikke påvirkede dem fysiologisk.
Spørgsmålet forblev dog, om musene kun var immun mod giftets lammende virkning, eller om de heller ikke var i stand til at føle smerter som et resultat af en stikk. ”Jeg kunne se musene blive stukket, og de ville bare pleje lidt og sprænge den af, ” siger Rowe. Efter at hun talte med folk, der var blevet stukket og hørt, hvor meget det gjorde ondt, antog hun, at den milde reaktion hos musene indikerede, at de var resistente over for selve smerten.
I samarbejde med Yucheng Xiao og Theodore Cummins fra Indiana University undersøgte hun nøje de fysiske strukturer, der forbinder de sensoriske neuroner (som overfører ekstern stimuli, såsom smerte) til det centrale nervesystem (hvor smerte opleves). ”Der er store, lange neuroner, der strækker sig fra hænder og fødder helt til rygmarven, og de er ansvarlige for at tage information fra miljøet og sende dem til hjernen, ” siger hun.
Utroligt kan nervecellerne, der er knyttet til grænsefladen mellem disse to systemer, fortsætte med at fungere normalt, når de er blevet fjernet fra musene, hvis de er blevet ordentligt konserveret og dyrket i et medium. Som et resultat var hendes team i stand til at se på mekanismerne, der kontrollerer strømmen af signaler mellem de sensoriske neuroner og rygmarven - strukturer kendt som ionkanaler - og se, om de, der findes i græshoppemus, fungerede anderledes end dem i husmus, når udsat for skorpiongif.
De fandt, i husmus, at giften fik en kanal kaldet Nav1.7 til at passere langs et signal, hvilket forårsagede opfattelsen af smerter. Hos græshoppemus skete der dog noget uventet: Ankomsten af gift forårsagede ingen ændring i aktiviteten af Nav1.7, fordi proteiner produceret af en anden ionkanal, kendt som Nav1.8, bundet til giftmolekyler og gjort dem nytteløse. Faktisk frembragte denne reaktion en samlet bedøvende virkning på hele musesmertsoverføringssystemet, hvilket efterlod dyrene midlertidigt ude af stand til at føle alle slags smerter, inklusive dem, der ikke er forbundet med skorpiongif.
Forskerne kiggede også på den underliggende genetik og sekventerede generne, der svarer til disse alternativt strukturerede ionkanaler, som vil give dem mulighed for at undersøge den specifikke evolutionære baggrund for denne bemærkelsesværdige tilpasning. I teorien virker incitamenterne for musearterne, der udvikler en immunitet mod skorpiontoksiner, tydelige: Den natlige gnaver lever af alle slags skorpioner, så medmindre den visuelt kan skelne mellem dem, der er godartede og giftige, vil den have alvorlige konsekvenser, hvis den er følsom til giften. ”Død er trods alt et ret stærkt udvælgelsespress, ” bemærker Rowe.
Men på den anden side tjener smerter en afgørende evolutionær rolle ved at informere en organisme, når den er i fare. Nogle andre arter har været kendt for at udvikle resistens over for bestemte toksiner (strømpebånd slanger, for eksempel er resistente over for toksinet produceret af ruhudede myrer), men disse eksempler involverer alle resistens over for toksiner, der kan dræbe, men faktisk ikke forårsager smerte.
Så det faktum, at græshoppemus har udviklet sig modstand mod smerten i sig selv er ny - og sandsynligvis et resultat af et meget specifikt sæt af evolutionære omstændigheder. Et vigtigt aspekt er, at barkskorpioner er en betydelig del af musens diæt, hvilket fører til hyppige interaktioner mellem de to organismer. Derudover siger Rowe, "mekanismen er specifik for selve giften, så den går ikke på kompromis med musens samlede smerteveje." Som et resultat er musen stadig i stand til at opdage andre kilder til smerte (bare ikke lige efter at det har været bidt af skorpionen), og vil således vide, hvornår det står over for ikke-relaterede smertefulde farer.
