غذا مهم‌تر از دفاع؛ راز غافلگیرکننده دانشمندان درباره تکامل زهر مارها

در دنیای حیوانات، هر نوبت شکار یا برخورد با شکارچی، مسئله‌ی مرگ‌ و زندگی است. جانوران برای بقا در هر دو موقعیت، سلاح‌های متعددی تکامل داده‌اند و زهرها یکی از فراگیرترین و مؤثرترین آنها هستند. اما ساختن سلاح شیمیایی، نوعی دوراهی تکاملی ایجاد می‌کند: آیا زهر باید برای از کار انداختن طعمه بهینه شود، یا برای ایجاد درد سریع و شدید برای دفع شکارچیان؟ مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که در مارها، وعده‌ی غذایی بر دفاع از خود اولویت دارد.

یافته‌های مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که زهرها کوکتل‌های شیمیایی پیچیده‌ای هستند که ترکیب آنها به طور اساسی توسط هدف مورد نظرشان شکل می‌گیرد. زهرهای شکارچی، چندین بافت و اندام را همزمان مختل می‌کنند تا طعمه را از کار بیندازند. از سوی دیگر، زهرهای دفاعی فقط یک هدف دارند: ایجاد درد سریع و شدید برای دور کردن شکارچیان.

این تفاوت‌ها معمایی ایجاد می‌کنند: اگر حیوانی بخواهد از زهر خود هم برای شکار و هم برای دفاع استفاده کند، چه؟ این سوال بی‌اهمیتی نیست، زیرا ظرفیت ذخیره‌سازی غدد زهر محدود است و تولید زهر انرژی‌بر است. این موضوع، زمینه را برای مبادله‌ای تکاملی فراهم می‌کند: سرمایه‌گذاری منابع روی یک عملکرد ممکن است عملکرد دیگر را تضعیف کند.

در تئوری، پادزهرها می‌توانند از بسیاری از این مرگ‌ها جلوگیری کنند، اما مشکل دیگری وجود دارد. زهر مارها به شدت متغیر است، نه تنها بین گونه‌های مختلف، بلکه بین جمعیت‌های مختلف از یک گونه. این بدان معناست که پادزهرهای تولیدشده برای یک منطقه ممکن است در منطقه‌ی دیگر مؤثر نباشند. درک اینکه چه چیزی این تنوع عظیم در زهر را ایجاد می‌کند، اولین گام به سوی درمان‌های مؤثرتر است.

مارها از زهر خود هم برای شکار و هم برای دفاع شخصی استفاده می‌کنند. شواهد نشان می‌دهد رژیم غذایی، عامل اصلی شکل‌دهنده‌ی ترکیب زهر در بسیاری از مارهاست. درمقابل، دفاع در برابر شکارچیان به ندرت به عنوان یک محرک تکاملی مهم مورد مطالعه قرار گرفته است و هرگز در مقایسه با رژیم غذایی بررسی نشده است.

براساس شواهد گذشته، تیم تحقیقاتی حدس زد که گونه‌هایی که طعمه‌های آسان و کم‌خطر مانند حشرات را شکار می‌کنند، ممکن است به زهر شکارچی بسیار کشنده‌ای نیاز نداشته باشند و این امر منابع را برای سرمایه‌گذاری روی ترکیبات دفاعی‌تر و دردآورتر آزاد کند.

برای انجام مطالعه، محققان به مناطق مختلف در سراسر اروپا که جمعیت‌های افعی‌های استپی در آن یافت می‌شود، سفر کردند و نمونه های زهر آنها را جمع‌آوری کردند. آن‌ها برای مقایسه، زهر چند نوع افعی اروپایی را نیز جمع آوری کردند که عمدتاً از طعمه‌های خطرناک‌تری مانند جوندگان تغذیه می‌کنند که برای شکار آنها به زهر قوی‌تری نیاز است.

اگر نظریه‌ی مبادله‌ی تکاملی درست بود، محققان انتظار داشتند که زهر افعی‌های استپی (که حشرات آسان را شکار می‌کنند) دردآورتر باشد، در حالی که زهر سایر افعی‌ها (که جوندگان خطرناک را شکار می‌کنند) کشنده‌تر باشد.

پژوهشگران برای اندازه‌گیری درد، زهر را روی کشت‌های سلول‌های عصبی حسی تخصصی آزمایش کردند. این سلول‌ها مسئول تشخیص محرک‌های مضر در بدن هستند. اگر چنین سلولی برای تولید درد فعال شود، یون‌های کلسیم به داخل سلول جریان می‌یابند. بنابراین، برای ردیابی اینکه آیا زهر این سلول‌ها را فعال می‌کند یا نه، محققان آنها را با رنگ فلورسنت که به کلسیم واکنش نشان می‌دهد، تیمار کرده و فلورسانس (درخشش) ساطع شده را اندازه‌گیری کردند. هرچه درخشش بیشتر باشد، فعالیت سلول‌های عصبی و در نتیجه درد بیشتر است.

مشاهدات توصیف‌شده بدان معنا نیست که نیش افعی درد ندارد. نیش افعی قطعاً دردناک است. اما به نظر می‌رسد که این درد عمدتاً به عنوان عارضه‌ی جانبی سایر عملکردهای زهر، مانند التهاب، تخریب بافت یا اسپاسم عضلانی ایجاد می‌شود، نه اینکه زهر مستقیماً گیرنده‌های درد را تحریک کند.

البته در دنیای مارها استثناهایی هم وجود دارد. برخی از سموم موجود در زهر مارهای سرنیزه‌ای و مارهای مرجانی به طور مستقیم گیرنده‌های درد را تحریک می‌کنند. با‌این‌حال، این سموم تنها در تعداد انگشت‌شماری از گونه‌ها ثبت شده‌اند و عملکرد اکولوژیکی آنها همچنان مبهم است.

این بدان معناست که داستان زهر مارها هنوز کامل نشده است.یافته‌ها نشان می‌دهد حداقل در افعی‌های اروپایی، فشار تکاملی برای شکار طعمه، بر نیاز به دفع شکارچیان غلبه داشته است.

درک اینکه این الگو در کجا صادق است و در کجا صادق نیست، می‌تواند به توضیح دلیل تنوع چشمگیر زهر مارها کمک کند. این درک، گامی اساسی به سوی توسعه‌ی درمان‌های بهتر برای نیش مار در سراسر جهان است، زیرا با شناسایی عواملی که باعث تنوع زهر می‌شوند، می‌توان پادزهرهای مؤثرتری برای مناطق مختلف تولید کرد.

پژوهش در ژورنال Functional Ecology منتشر شده است.