Hvis du ble stukket av en bjeffeskorpion, den mest giftige skorpionen i Nord-Amerika, ville du følt noe som det intense, smertefulle støtet med å bli elektrokutert. Øyeblikk etter at skapningen vipper halen og injiserer gift i huden din, vil den intense smerte bli forbundet med en følelsesløshet eller prikking i kroppsdelen som ble stukket, og du kan oppleve kortpustethet. Effekten av dette giftet på noen mennesker - små barn, eldre eller voksne med svekket immunforsvar - kan til og med utløse skumming i munnen, anfallslignende symptomer, lammelse og potensielt død.
Barkskorpionens stikk kan være livsfarlig - men en av rovdyrene, gresshoppemusen, er ugjennomtrengelig både for smerte og lammende effekter av giftet. Foto med tillatelse fra Matthew og Ashlee Rowe
Basert utelukkende på kroppsstørrelsen, skulle den fire tommer lange lodne gresshoppemusen dø i løpet av få minutter etter å ha blitt stukket - takket være skorpionens gift, som forårsaker midlertidig lammelse, skal musklene som lar musen puste, slå seg av, noe som fører til kvelning - slik at du skulle tro at gnageren ville unngå skorpionene for enhver pris. Men hvis du setter en mus og en skorpion på samme sted, er gnagerens reaksjon påfallende modig.
Hvis den blir stukket, kan den fire tommer lange gnageren hoppe tilbake et øyeblikk overraskende. Så, etter en kort pause, vil den gå inn for drapet og sluke skorpionen stykkevis:
Denne rovførende oppførselen er ikke et resultat av bemerkelsesverdig seighet. Som forskere nylig oppdaget, har musen utviklet seg en spesielt nyttig tilpasning: Den er immun mot både smerter og lammede effekter som gjør skorpionens gift så giftig.
Selv om forskere lenge visste at musen, hjemmehørende i ørkenene i det amerikanske sørvest, tar en rekke giftfri skorpioner, "hadde ingen noen gang virkelig spurt om de angriper og dreper virkelig giftige skorpioner, " sier Ashlee Rowe fra Michigan State University, som ledet den nye studien som ble publisert i dag i Science .
For å undersøke besøkte Rowe ørkenen i nærheten av Arizona Santa Rita-fjellene og samlet en rekke mus og skorpioner. Tilbake på laboratoriet hennes, da hun og kollegene satte de to dyrene sammen i den samme tanken, så de at musene slukte skorpionene med gusto og var tilsynelatende ugjennomtrengelige for de giftige strengene deres, og viste ingen tegn til betennelse eller lammelse etterpå. De injiserte til og med direkte giftet i andre museprøver for å bekrefte at det ikke påvirket dem fysiologisk.
Spørsmålet gjensto imidlertid om musene bare var immun mot giftets lammende effekter, eller om de heller ikke var i stand til å føle smerter som et resultat av en brodd. "Jeg ville se musene bli stukket, og de ville bare pleie litt og blåse den av, " sier Rowe. Etter at hun snakket med folk som ble stukket og hørt hvor vondt det gjorde vondt, antok hun at den milde reaksjonen hos musene indikerte at de var motstandsdyktige mot smertene i seg selv.
I samarbeid med Yucheng Xiao og Theodore Cummins fra Indiana University, undersøkte hun nøye de fysiske strukturene som kobler sensoriske nevroner (som formidler ytre stimuli, for eksempel smerte) til sentralnervesystemet (der smerte oppleves). "Det er store, lange nevroner som strekker seg fra hender og føtter helt til ryggmargen, og de er ansvarlige for å ta informasjon fra miljøet og sende den til hjernen, " sier hun.
Utrolig nok kan nervecellene tilknyttet grensesnittet mellom disse to systemene fortsette å fungere normalt når de er blitt fjernet fra musene, hvis de har blitt bevart og dyrket i et medium. Som et resultat var teamet hennes i stand til å se på mekanismene som kontrollerer strømmen av signaler mellom sensoriske nevroner og ryggmargen - strukturer kjent som ionekanaler - og se om de som er til stede i gresshoppemus fungerte annerledes enn de i husmus når utsatt for skorpionsgift.
De fant, i husmus, giftet forårsaket at en kanal kjent som Nav1.7 passerte langs et signal, noe som forårsaket oppfattelsen av smerte. Hos gresshoppemus skjedde imidlertid noe uventet: Ankomsten av gift forårsaket ingen forandring i aktiviteten til Nav1.7, fordi proteiner produsert av en annen ionekanal, kjent som Nav1.8, bundet til giftmolekyler og gjorde dem nytteløse. Faktisk ga denne reaksjonen en generell bedøvende effekt på hele musesmerteroverføringssystemet, noe som ga dyrene midlertidig ikke i stand til å føle alle slags smerter, inkludert de som ikke er relatert til skorpionsgif.
Forskerne så også på den underliggende genetikken, og sekvenserte genene som tilsvarer disse alternativt strukturerte ionekanalene, noe som vil tillate dem å undersøke den spesifikke evolusjonære bakgrunnen for denne bemerkelsesverdige tilpasningen. I teorien virker insentivene for museartene som utvikler en immunitet mot skorpiontoksiner åpenbare: Den nattlige gnageren lever av alle slags skorpioner, så med mindre den visuelt kan skille mellom de som er godartede og giftige, vil den få alvorlige konsekvenser hvis den er følsom til giftet. "Døden er tross alt et ganske sterkt utvalgspress, " bemerker Rowe.
Men på den annen side tjener smerte en avgjørende evolusjonsrolle, og informerer en organisme når den er i fare. Noen andre arter har vært kjent for å utvikle resistens mot spesielle giftstoffer (strømpebånd, for eksempel, er motstandsdyktige mot giftstoffet produsert av grovhudet nyr), men disse eksemplene involverer alle motstand mot giftstoffer som kan drepe, men faktisk ikke forårsake smerte.
Det faktum at gresshoppemus har utviklet resistens mot smerte i seg selv er nytt - og sannsynligvis et resultat av et veldig spesifikt sett med evolusjonære omstendigheter. Et viktig aspekt er at barkskorpioner er en betydelig andel av musekosten, noe som fører til hyppige interaksjoner mellom de to organismer. I tillegg, sier Rowe, "mekanismen er spesifikk for giften selv, slik at den ikke går ut over musens samlede smerteveier." Som et resultat er musen fremdeles i stand til å oppdage andre kilder til smerte (bare ikke rett etter at det har vært bitt av av skorpionen), og dermed vil vite når den står overfor ikke-relaterte smertefulle farer.
