A varangyméreg az állatvilág svájci bicskája

Üveges Bálint

This blog is available in English here.

A kutatás

A ragadozás (predáció) mindennapos jelenség a természetben, ezért a préda állatoknak folyamatosan fel kell mérniük környezetüket, és reagálniuk kell a ragadozók jelenlétére és táplálékszerzési kísérleteikre. Ezt tehetik például úgy, hogy felkészülnek a támadásra fenotípusuk megváltoztatásával, vagy, hogy nagyobb csapatokba tömörülnek. Az előbbi azt jelenti, hogy a potenciális prédaállat érzékeli a ragadozók (vagy bármely más káros tényező) jelenlétét a környezetében, ami változásokat vált ki pl. viselkedésében, élettanában vagy morfológiájában. Ezt a jelenséget fenotípusos plaszticitásnak nevezzük, és szinte minden élőlény rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. A nagyobb csapatok alkotása egy másik hatékony módja annak, hogy az állatok csökkentsék annak az esélyét, hogy másvalaki ebédjeként végezzék. A csapatban csökken az egy főre jutó halálozási esély, egyrészt pusztán a csoport méretéből következően, vagy a környezet hatékonyabb megfigyelése (megnövekedett éberség), esetleg a csapat mozgásából eredő zavaró hatás révén. Mivel a csoportos élet önmagában csökkenti a tagok ragadozásának esélyét, és a fenotípus megváltoztatása általában költséges, az egyedek hajlamosak kevésbé intenzíven reagálni a ragadozók jelenlétére a csapat méretének növekedésével.

A csoportos élethez azonban egyedi kihívások is társulnak, köztük a kórokozók könnyebb és gyorsabb terjedése (pl. COVID), az élelemért vagy egyéb erőforrásokért (pl. WC-papír, kézfertőtlenítő) folyó verseny és a kannibalizmus fokozódása (szerencsére ezt eddig megúsztuk). A csoportos élet e negatív következményeinek leküzdése gyengítheti a ragadozóellenes reakciókat (a véges mennyiségű energia átcsoportosítása révén), valamint azért is, mert a versenytársakkal vagy betegségekkel szemben túlélési előnyt biztosító fenotípusok gyakran hátrányosak a ragadozókkal szemben. De mi lenne, ha az élőlényeknek lenne egy svájci bicskájuk, amely egymagában hatékony a különböző ellenségekkel szemben? Ilyen multifunkcionális tulajdonság lehet a kémiai védekezés, vagyis a riasztó és mérgező vegyületek önvédelmi célú alkalmazása. Ugyanakkor, azt, hogy a ragadozók jelenléte hatására a csoportlétszám növekedésével hogyan változik a méregtermelés intenzitása, eddig nem vizsgálták állatokon. Itt jön a mi kutatásunk a képbe.

1. ábra: Mindkét védekező tulajdonság (A és B) ragadozóellenes védelmet nyújt, és a predációs kockázat növekedésével a tulajdonságok intenzívebben jelennek meg. Az „A” panelen azonban egy olyan ragadozóellenes védekezés látható, amely hátrányos a csoportos élet követelményeivel szemben (pl. versengés), míg a „B” mind a ragadozók, mind a fajtársak által jelentett veszélyek kivédése szempontjából hatékony.

Feltételeztük, hogy az egyik környezeti tényezővel szemben előnyös, de egy másik környezeti tényezővel szemben hátrányos fenotípusokkal szemben (1. ábra A panel), mind a ragadozók jelenléte, mind a növekvő csoportméret a méregtermelés fokozását váltja ki. Legalábbis addig, amíg el nem ér egy plafont, ahol a további növelés vagy nem szükséges, mert az nem jelentene további előnyöket a túlélés szempontjából, vagy fiziológiai korlátok miatt nem lehetséges (1. ábra B panel).

Ezt a hipotézist barna varangy (Bufo bufo, 2-3. ábra) ebihalak példáján keresztül teszteltük, amelyeket kültéri mezokozmoszokban (4. ábra) neveltük. A mezokozmoszok önfenntartó természetközeli körülményeket biztosító akváriumok, amelyek az ebihalaknak menedéket adó faleveleket, természetes fitoplanktonokat és táplálékot biztosító baktériumokat, valamint zooplanktont is tartalmaznak. A varangy ebihalak, többek között, bufadienolidoknak nevezett méreganyagokat szintetizálnak korai egyedfejlődésüktől kezdve. Ezek a vegyületek kardiotoxikus (szív- és érrendszerre ható) szteroidok, amelyek rossz ízűek, mérgezőek, olykor akár halálosak is bizonyos ragadozók számára. Ezen felül viszont antibakteriális, gombaölő (beleértve a kétéltű chytrid gombát, Batrachochytrium dendrobatidis is) és parazitaellenes tulajdonságokkal is rendelkeznek. Ezenkívül, a barna varangy ebihalak általában hatalmas csoportokat alkotnak a tavakban (2. ábra). Így a kémiai védekezés megléte és a csapatos életmód ideális modellszervezetekké tette őket kísérletünkhöz. Vizsgálatunk során a varangy ebihalakat hat kezelési kombináció valamelyikének tettük ki: 6, 12 vagy 24 egyedből álló csoportokban neveltük őket, ragadozókra utaló ingerek jelenlétében vagy hiányában. Két hét elteltével aztán minden mezokozmoszból 6 ebihal méregösszetételét elemeztük.

4. ábra: Mezokozmoszok a kísérletben.

Megállapítottuk, hogy az ebihalak több méreganyagot termeltek a csoportméret növekedésével, illetve ha a ragadozók jelenlétére utaló ingereknek voltak kitéve (legalábbis kisebb sűrűség esetén). Tehát a varangy ebihalak hasonlóan reagálnak fajtársaik és ragadozók jelenlétére is, ami megerősítette hipotézisünket.

Az eredmények

Úgy gondolom, hogy a mi vizsgálatunk az első, amely kimutatta, hogy a fajsűrűség és a predáció egyidejűleg és hasonlóan indukálhatja a méregtermelést az állatokban. Ez azt jelenti, hogy a varangyméreg a svájci bicskához hasonlóan többcélú eszközként funkcionálhat, és növelheti a varangyok túlélési esélyét mind a ragadozókkal, mind pedig a kórokozókkal szemben, amelyek a csoportos életmód miatt könnyebben terjedhetnek egyedről-egyedre. Ennek teszteléséhez azonban funkcionális kísérletekre van szükség, azaz ragadozók és kórokozók tényleges jelenlétében, különböző egyedsűrűség mellett kellene vizsgálni az ebihalak túlélését és állapotát. Hasznos lenne más fajok esetében is feltárni a méregtermelés dinamikáját, hogy megállapíthassuk, mennyire elterjedt a vizsgálatunkban megfigyelt mintázat.

Eredményeink akár a természetvédelmi biológia számára is hasznosak lehetnek. Sajnos a legfontosabb invazív, vagy özönfajok listáján két varangyot is találunk: az agavarangyot (Rhinella marina) és feketeragyás, vagy ázsiai közönséges varangyot (Duttaphrynus melanostictus). Előbbit szándékosan telepítették be Ausztráliába a cukornádbogár populációinak szabályozására az 1930-as években (amely terv egyébként csúfos kudarcot vallott), míg utóbbi valószínűleg véletlenül került nemrég Madagaszkárra. Közös bennük, hogy mindkét faj meglehetősen nagyra nő, valamint rengeteg méregtartalékkal rendelkeznek. Méreganyagaikhoz az új élőhelyükön elő ragadozók nem tudtak alkalmazkodni, hiszen megtelepedésük előtt ezeken a helyeken legalább évmilliókig egyetlen őshonos varangyfaj sem létezett (ha létezett egyáltalán). Ez azt jelenti, hogy a madagaszkári és ausztrál ragadozók általában sebezhetőbbek a varangymérgekkel, így a bufadienolidokkal szemben, mint e kétéltűek őshonos elterjedési területén élő ellenségeik. Ha a vizsgálatunk eredményei ezekre a fajokra is helyt állnak, akkor az ebihalaik eltávolítása nemcsak a mérgező varangyok számának csökkentésével, de (az alacsonyabb egyedsűrűségnek köszönhetően) méregtartalmuk megcsappanásával is az őshonos fauna javát szolgálná. Ez utóbbi segíthet az őshonos ragadozóknak alkalmazkodni ezekhez a mérgező betolakodókhoz, mivel azok az állatok, amelyek kisebb mennyiségű méreganyagot fogyasztanak el, nagyobb eséllyel élik túl a találkozást, és megtanulják elkerülni ezt a zsákmányt a jövőben.

A szerzőről

Bálint Üveges

Gyerekkorom óta lenyűgözött a természet, ezért egyértelmű volt, hogy ökológus szeretnék lenni. Az egyetem első évében kezdtem érdeklődni a kétéltűek és hüllők iránt, különös tekintettel a mérges és mérgező fajokra. Doktori munkám során állatok kémiai védekezésének fenotípusos plaszticitását vizsgáltam. A fent részletezett tanulmányhoz hasonlóan, időm nagy részét a közönséges varangy ebihalak felnevelésével töltöttem, miközben különböző környezeti tényezőknek tettem ki őket, majd kielemeztem méregtartalmukat, hogy megtudjam, hogyan reagálnak ezekre a stresszorokra. Mostanság azonban a mérges kígyók kötik le a figyelmemet. Jelenleg posztdoktori kutatóként dolgozom a Bangori Egyetemen (Egyesült Királyság), ahol azt vizsgálom, hogy az étrend és az ragadozókkal szembeni védelem, hogy befolyásolja a kígyómérgek evolúcióját. Az ökológus lét számos vonatkozását élvezem, beleértve a munka sokrétű és kreatív jellegét és a terepen való munkát. Szabadidőmben szeretek kirándulni, fantasy regényeket olvasni, valamint rögbit és asztali szerepjátékokkal játszani.

Tetszett a blog? Olvassa el a kutatást itt


			

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s