Anonimowy list do The Pennsylvania Journal z grudnia 1775 roku opisuje, jak pisarz zaobserwował wizerunek grzechotnika przedstawiony na bębnie należącym do marynarza ze słowami „Don’t Tread on Me” wypisanymi pod wizerunkiem węża. Pisarz poszedł dalej, aby teoretyzować, dlaczego ten symbol został wybrany przez Marine i jego zamierzone znaczenie. Pisarz rozpoczął od nakreślenia cech, które odróżniają grzechotniki od innych zwierząt i przypuszczał, dlaczego te same właściwości mogą być odpowiednio wykorzystane do symbolizowania Stanów Zjednoczonych Ameryki:
„Przypomniałem sobie, że jej oko przewyższało jasnością każde inne zwierzę, i że nie ma ona powiek. Może być zatem uznana za emblemat czujności. Nigdy nie rozpoczyna ataku, a gdy już się zaangażuje, nigdy się nie poddaje: jest zatem symbolem wielkoduszności i prawdziwej odwagi. Jakby chcąc zapobiec wszelkim pretensjom do kłótni z nią, broń, którą natura ją wypaliła, ukrywa w dachu pyska, tak że dla tych, którzy nie są z nią zaznajomieni, wydaje się być najbardziej bezbronnym zwierzęciem; a nawet gdy ta broń jest pokazywana i wyciągana dla jej obrony, wydaje się słaba i godna pogardy; ale ich rany, jakkolwiek małe, są decydujące i śmiertelne. Świadoma tego, nigdy nie zadaje ran, dopóki nie uprzedzi hojnie, nawet swego wroga, i nie ostrzeże go przed niebezpieczeństwem nadepnięcia na nią.
-An American Guesser”
Pomimo że powyższy akapit został napisany anonimowo, badacze historii uważają, że jego autorem był Benjamin Franklin. Cały list można obejrzeć na stronie http://greatseal.com/symbols/rattlesnake.html.
Ten krótki blog będzie rozważał atrybuty jadu grzechotników.
Jaki jest cel jadu grzechotnika?
Istnieją dwie główne kategorie jadów: te, które są przeznaczone do poskromienia ofiary i te, które są przeznaczone do odstraszenia drapieżników. Grzechotniki wykształciły swój jad aby poskromić ofiarę i rozpocząć proces trawienia. Rysunek 1 przedstawia grzechotnika drzewnego (Crotalus horridus) w trakcie pożerania wiewiórki szarej (Sciurus carolinensis) po obezwładnieniu jej jadem. Posiadają one specjalny zestaw białek i enzymów, które pomagają w wykonaniu tego zadania. Niestety, chociaż grzechotniki wyewoluowały swój jad raczej w celu zdobywania pożywienia niż jako środek obronny, defensywne ugryzienie mimo wszystko wywołuje efekt tych związków trawiennych rozrywających tkanki ciała i powodujących ból, obrzęk i martwicę.
Rysunek 1. Ten drewniany grzechotnik (Crotalus horridus) został sfotografowany przez autora podczas konsumpcji wiewiórki szarej (Sciurus carolinensis) w hrabstwie Alachua na Florydzie, po uprzednim obezwładnieniu jej jadem. Wąż ten należy do populacji o wyższym stężeniu neurotoksycznego jadu niż populacje na północ od autostrady 10.
Zdjęcie i copyrighted by the author, Jason Seitz
Co zawiera jad grzechotnika?
Jad grzechotnika jest mieszaniną hemotoksyn i neurotoksyn, ale w większości są to hemotoksyny. Hemotoksyny celują w tkanki i krew, powodując krwotok i martwicę. Ich jad jest tak naprawdę koktajlem elementów chemicznych. Neurotoksyny atakują układ nerwowy, a niektóre z nich mogą powodować paraliż. Chociaż każdy gatunek jadowitego węża ma swój własny, szczególny koktajl białek i enzymów w porównaniu z innymi gatunkami, istnieją pewne dowody sugerujące, że względne stężenie neurotoksyn w stosunku do hemotoksyn może różnić się regionalnie nawet w obrębie danego gatunku węża. Na przykład, znaczny procent grzechotników na południe od międzystanowej 10 (I-10) na Florydzie jest uważany przez niektórych badaczy za posiadające wyższe stężenie neurotoksycznego jadu niż grzechotniki na północ od tego korytarza. Różne białka i enzymy w jadzie grzechotnika mają synergiczny efekt, który ewoluował, aby wywołać całkowitą zapaść sercowo-naczyniową u ofiary, która ma paść ofiarą węża. Kiedy grzechotnik gryzie w obronie, efekty są osłabione ze względu na duży rozmiar człowieka w porównaniu do jego ofiary (zazwyczaj gryzonia).
Niedawno naukowcy odkryli, że niektóre formy jadów hemotoksycznych nie są immunogenne, co oznacza, że nie wywołują odpowiedzi immunologicznej u ofiary. Omijają one układ odpornościowy zaatakowanego zwierzęcia, więc nie są wytwarzane przeciwciała, które mogłyby zwalczać toksyny. Jest to niepokojące, ponieważ leki przeciwwymiotne są produkowane poprzez wstrzykiwanie jadu dużemu zwierzęciu, zazwyczaj koniowi, a następnie zbieranie przeciwciał wytworzonych przez konia, które mogą być później wykorzystane do leczenia ofiar ukąszeń.
Jady hemotoksynowe, takie jak te z grzechotników, zaczynają rozkładać składniki strukturalne naczyń krwionośnych i tkanek, jak tylko zostaną wstrzyknięte. Dzieje się to za sprawą metaloproteaz, czyli enzymów proteazowych, które wykorzystują metal jako katalizator w hydrolizie wiązań peptydowych. Ponieważ enzymy te rozkładają nawet białka odpowiedzialne za utrzymanie ścian komórkowych naczyń krwionośnych w stanie nienaruszonym, dochodzi do miejscowego krwotoku, w wyniku którego krew dostaje się do otaczających tkanek. Te same metaloproteazy działają również w celu rozbicia mięśni szkieletowych. Inny składnik toksyny ratlerka, fosfolipazy, powodują śmierć tkanki mięśniowej poprzez atakowanie ich błon komórkowych. Niektóre z tych fosfolipaz posiadają enzymy, które tworzą dziury w ścianach komórek mięśniowych poprzez rozbijanie fosfolipidów, które utrzymują błony razem. Inne fosfolipazy wykorzystują jeszcze niezidentyfikowane sposoby niszczenia komórek mięśniowych.
Istnieją jeszcze inne enzymy zawarte w jadzie ratlerka, które powodują zniszczenia. Należą do nich hialuronidazy i proteazy serynowe, z których każdy ma swój własny typ mechanizmu destrukcyjnego. Niektóre związki chemiczne z jadu wędrują daleko od miejsca ukąszenia i sieją spustoszenie w naczyniach krwionośnych i mięśniach szkieletowych w innych częściach ciała.
Oprócz niszczących działań samych składników jadu, niektóre białka podstępnie nakłaniają nasz własny system odpornościowy do walki z własnymi komórkami. Konkretnie, działanie metaloproteaz i fosfolipaz wywołuje odpowiedź immunologiczną w miejscu rany. Komórki odpornościowe, takie jak leukocyty, sygnalizują zwiększoną odpowiedź immunologiczną poprzez uwalnianie przekaźników, takich jak interleukina-6. Ponieważ składniki jadu nie stanowią spójnej siły, a nie ma bakterii do zaatakowania, układ odpornościowy rozpoczyna atak, który przyczynia się do zniszczenia naszych własnych tkanek. Szkody wyrządzone przez nasz własny układ odpornościowy są podwójnie niepokojące, jeśli weźmiemy pod uwagę, że środek przeciwjadowy nie pomaga złagodzić jego skutków. Badania wykazały, że kiedy układ odpornościowy jest wyłączony, nekrotyczne efekty działania jadu węża są znacznie zredukowane. Stosowanie Benadrylu, na przykład, może zmniejszyć obrzęk i opuchliznę związaną z zatruciem.
Uwaga na temat ochrony
Mimo że węże są często przedmiotem strachu i prześladowań na całym obszarze ich występowania w Stanach Zjednoczonych i poza nimi, zajmują one cenne miejsce w ekologii wielu ekosystemów. W USA są setki gatunków węży, ale tylko niewielka część z nich jest jadowita. Na przykład, na Florydzie występuje 50 gatunków węży, ale tylko 6 (12%) z nich jest jadowitych. Jadowite węże mogą być bezpiecznie i skutecznie unikane poprzez użycie zdrowego rozsądku. Jeśli uważa się, że wąż jest jadowity, lub jeśli nie wiadomo czy jest jadowity, bezpieczną rzeczą jest pozostawienie go w spokoju. Pamiętaj, że większość ofiar ugryzień jest ukąszona, ponieważ próbują poradzić sobie z wężem lub go zabić.
Węże wykonują cenne usługi, takie jak kontrolowanie gryzoni i innych szkodników. Ostatnie badania wykazały, że grzechotniki mogą zmniejszyć występowanie choroby z Lyme w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych poprzez żerowanie na żywicielu (gryzoniach), który przenosi kleszcze rozprzestrzeniające chorobę. Szacuje się, że 2,500 do 4,500 kleszczy było usuwanych z obszarów badań w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych każdego roku przez grzechotniki, które zjadały swoich żywicieli – ssaki.
Ostatnie badania sugerują, że grzechotniki mogą pomagać w rozprzestrzenianiu nasion traw i innych roślin. Gryzonie jedzą nasiona traw i innych roślin, ale nasiona nie przeżywają normalnie procesu trawiennego gryzoni. Jednak gryzonie często przenoszą nasiona w swoich woreczkach policzkowych, a jeśli gryzoń zostanie zabity i zjedzony przez grzechotnika, nasiona te są w stanie przejść przez przewód pokarmowy węża i zachować żywotność. Trzy gatunki grzechotników zamieszkujących pustynię zostały zjedzone przez gryzonie z nasionami w ich torebkach policzkowych, a nasiona są zdolne do kiełkowania w jelicie grubym węża i mogą być przekazane z kałem węża, umożliwiając rozproszenie propagacji roślin.
Grzechotniki i wiele innych gatunków węży doświadcza spadku populacji w Stanach Zjednoczonych z powodu utraty siedlisk, ciągłych prześladowań i pojawiających się chorób, takich jak grzyb Ophidiomyces ophiodiicola. Liczebność wschodniego grzechotnika karłowatego (Crotalus adamanteus) (ryc. 2) spadła do punktu, w którym gatunek ten został zgłoszony do ochrony jako gatunek zagrożony na mocy ustawy o gatunkach zagrożonych (Endangered Species Act).
Ryc. 2. Grzechotnik wschodni (Crotalus adamanteus) jest jednym z bardziej znanych (i często prześladowanych) gatunków grzechotników.
Zdjęcie sfotografowane i objęte prawami autorskimi przez autora, Jasona Seitza
Zabawny sposób na zgłaszanie obserwacji płazów i gadów za pomocą Citizen Science
Użyj aplikacji HerpMapper na telefon komórkowy, aby nagrać i przesłać swoje obserwacje płazów i gadów! To jest zabawne, proste i łatwe do zrobienia. Zobacz stronę internetową https://www.herpmapper.org/ aby uzyskać więcej informacji i pobrać aplikację.
Źródła
Adkins, C.L., D.N. Greenwald, D.B. Means, B. Matturro, and J. Ries. 2011. Petition to List the Eastern Diamondback Rattlesnake (Crotalus adamanteus) as Threatened under the Endangered Species Act. Petycja złożona 08/11/11 do U.S. Fish and Wildlife Service (USFWS), Washington, D.C., and USFWS Region 4, Atlanta, GA.
Brown, W.S. 1993. Biology, Status, and Management of the Timber Rattlesnake (Crotalus horridus): A guide for Conservation. Society for the Study of Amphibians and Reptiles, Herpetological Circular No. 22, The University of Kansas, Lawrence, KS.
Kabay, E., N.M. Caruso, and K.R. Lips. 2013. Timber Rattlesnakes May Reduce Incidence of Lyme Disease in the Northeastern United States. 98th Annual Meeting of the Ecological Society of America, 08/06/13, Minneapolis, MN. Dostęp online 02/05/18 w https://eco.confex.com/eco/2013/webprogram/Paper44305.html.
Lorch, J.M, S. Knowles, J.S. Lankton, K. Michell, J.L. Edwards, J.M. Kapfer, R.A. Staffen, E.R. Wild, K.Z. Schmidt, A.E. Ballmann, D. Blodgett, T.M. Farrel, B.M. Glorioso, L.A. Last, S.J. Price, K.L. Schuler, C.E. Smith, J.F.X. Wellehan, Jr, and D.S. Blehert. 2016. Snake fungal disease: an emerging threat to wild snakes. Philosophical Transactions of the Royal Society B 371: 20150457. Dostęp online 02/13/18 pod adresem http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/royptb/371/1709/20150457.full.pdf.
Reiserer, R.S., G.W. Schuett, and H.W. Greene. 2018. Seed ingestion and germination in rattlesnakes: overlooked agents of rescue and secondary dispersal. Proceedings of the Royal Society B: 285: 20172755. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.2755.
Robertson, M. 2017. pers. comm. regarding regional differences in neurotoxins in the timber rattlesnake.
Wilcox, C. 2016. Venomous, How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry (Jadowite, czyli jak najbardziej śmiercionośne stworzenia Ziemi opanowały biochemię). Scientific American / Farrar, Straus, and Giroux, New York, NY.
Wilcox, C. 2016.