Kikkers gebruiken moleculen als micro-giftanden om roofdieren te vergiftigen

Leptophis ahaetulla verorbert een Craugastor gollmeri in de regenwouden van Panama

Een team wetenschappers van de VUB en de UGent heeft ontrafeld hoe giftige kikkers het voor elkaar krijgen tijdig hun belagers te vergiftigen, om zo te voorkomen dat ze opgegeten worden.  Deze giftige kikkers hebben in hun gif moleculen die de slijmvliezen in de mond van de roofdieren meer doorlaatbaar maken, wat de opname van de gifstoffen verhoogt en versnelt. De bevindingen laten zien dat giftige dieren naast duidelijke en opvallende structuren als giftanden, angels en stekels ook moleculen kunnen gebruiken om hun gifstoffen toe te dienen.

Het uitgangspunt van de studie was de vaststelling dat het gif van veel kikkersoorten anders in elkaar steekt dan dat van andere giftige amfibieën.

Deze kikkers gebruiken toxines - gifstoffen - met vrij grote moleculen, die normaal gezien enkel in het gif van slangen, spinnen en schorpioenen voorkomen. Die laatste dieren hebben echter giftanden of angels tot hun beschikking om hun toxines rechtstreeks in de bloedsomloop van een belager te injecteren, en de kikkers niet.

In plaats daarvan, moeten de toxines uit het gif op de huid van de kikkers geabsorbeerd worden door de slijmvliezen in de mond van een belager, nadat die de kikker gebeten heeft. Omdat dit proces normaal gezien zeer traag en inefficiënt verloopt, besloot het team te onderzoeken hoe deze kikkers toch op tijd hun belager kunnen vergiftigen, om zo de aanval te kunnen overleven.

Antimicrobiële peptiden

Ze vermoedden dat een tweede component in het kikkergif de oplossing zou kunnen zijn. Dit tweede bestanddeel bestaat uit zogenoemde antimicrobiële peptiden, die zoals de naam doet vermoeden, microben doden door gaten te slaan in hun celmembranen. Zowat alle kikkers hebben die op hun huid, omdat hun huid altijd vochtig moet zijn voor een aantal vitale functies, zoals het opnemen van zuurrstof. Dat vormt een prima voedingsbodem voor allerlei ziekteverwekkers, vandaar dat hun huid verschillende antibiotica afscheidt.

Het team voorspelde dat deze antimicrobiële peptiden ook gaten zouden kunnen maken in cellen in de mond van een roofdier, om zo de mondholte meer doorlaatbaar te maken voor de opname van toxines.

Door combinaties van deze moleculen te testen in cel-modellen en slangen, konden de wetenschappers zien dat in de aanwezigheid van antimicrobiële peptiden de opname van toxines in de bloedsomloop versnelden en verhoogden.

Deze resultaten tonen dat het gif van deze kikkers een verborgen toedieningsmechanisme bevat voor gifstoffen, dat bestaat uit een cocktail van minuscule “chemische giftanden”. Op die manier kunnen deze kikkers de roofdieren die hun belagen, toch snel genoeg vergiftigen om te kunnen ontsnappen. 

Het systeem blijkt voor te komen bij minstens drie afstammingslijnen van kikkers, die niet nauw met elkaar verwant zijn, wat er op wijst dat het blijkbaar een veel voorkomende evolutionaire aanpassing is bij de kikkers. 

De studie van het team van het Amphibian Evolution Lab aan de Vrije Universiteit Brussel en het Laboratory of Veterinary Bacteriology and Mycology aan de Universiteit Gent is verschenen in "Nature Communications".