up
Search      menu
جانور شناسی :: مقاله تايپان PDF
QR code - تايپان

تايپان

سم تايپان مار استراليايي سه متري , مرگبارترين در جهان

تايپان (taipan)، اين مار استراليايي سه متري از آن دسته موجوداتي نيست که کسي هوس کند مزاحمش شود. سم آن مرگبارترين در جهان و در هر قطره ۵۰ بار قوي تر از سم کبرا است. دندان هاي نيش آن به قدري بلندند که مي توانند از آرواره پايين اش بيرون بزنند. قربانيان تايپان ظرف چند ثانيه متلاشي مي شوند و به مرگي سريع مي ميرند. دکتر برايان فراي (B.fry) زيست شناس دانشگاه ملبورن قبول دارد که با بقيه مردم خيلي فرق مي کند او نه تنها مزاحم تايپان ها مي شود بلکه در مزارع انبوه نيشکر آنها را شکار مي کند و داخل کيسه مي اندازد. حتي بعدا آنها را از سر گرفته و از دندان هاي نيش شان سم مي گيرد. دکتر فراي علاوه بر تايپان سم افعي هاي مرگ، مارهاي زنگي، شاه کبراها، مارهاي دريايي و بسياري ديگر را نيز جمع آوري مي کند. طبق برآورد خودش سالانه با دو تا سه هزار مار سر و کار دارد. او مي گويد: «کار کردن با بعضي از اين مارها موجب بزرگ ترين هجوم آدرناليني است که کسي مي تواند تجربه کند. من پرش هاي بسيار بلند در اسکي و موج سواري بر امواج کوه پيکر را آزموده ام اما هيچ کدام از آنها به پاي کار کردن با بعضي از اين جانوران نمي رسد.» اما انگيزه دکتر فراي که اکنون ۳۴ ساله است، تجربه اين جريان شديد آدرنالين نيست. هدف او کشف چگونگي تکامل سم مار در طول ۶۰ ميليون سال گذشته است. به اعتقاد دکتر فراي بازسازي اين تاريخ به ما در راه رسيدن به سدشکني هاي پزشکي کمک خواهد کرد. دانشمندان در ۳۵ سال گذشته از سم مار دارو ساخته اند. در فوريه امسال دکتر فراي و همکارانش حق انحصاري مولکولي در سم تايپان را گرفتند که مي تواند به درمان سکته قلبي احتقاني کمک کند.
دکتر فراي پيش بيني مي کند که درک تکامل سم در مارها بر سرعت اين اکتشافات به ميزان قابل توجهي خواهد افزود. او مي گويد: «براي پيشبرد پژوهش ها به نقشه راه مناسبي احتياج داريم.»
مارها در غدد خاصي در دو طرف آرواره بالايشان سم توليد مي کنند. هنگامي که طعمه خويش را مي گزند اين غده ها را مي چلانند و به اين ترتيب باعث مي شوند که سم بيرون بجهد. در بعضي گونه ها سم صرفا روي زخم مي ريزد اما در گونه هاي ديگري همچون کبراها و تايپان ها سم ابتدا به درون دندان هاي نيش توخالي جريان يافته و سپس وارد بدن طعمه مي شود. هنگامي که مولکول هاي سم وارد بدن طعمه يک مار شدند به قاتلاني صميمي تبديل مي شوند. اشکال پيچيده به آنها امکان مي دهد به گيرنده هاي خاص روي سطح سلول ها يا به پروتئين هاي ويژه اي که در جريان خون شناورند متصل شوند.
بعضي مولکول هاي سم مي توانند کانال هايي را مسدود کنند که سلول هاي ماهيچه از آنها براي دريافت پيام انقباض از سلول هاي عصبي استفاده مي کنند. ماهيچه ها بدون اين پيام ها شل مي شوند و اختناق يا خفگي ايجاد مي شود. سموم ديگر در دستگاه ايمني اختلال ايجاد کرده و آن را وا مي دارند که به اندام هاي بدن خود طعمه حمله کند. سموم ديگري نيز وجود دارند که ديواره هاي رگ هاي خوني را سست کرده و به اين ترتيب موجب تشنج و خونريزي مي شوند. بيشتر مارهاي سمي به جاي تکيه بر يکي از اين روش هاي حمله مخلوطي از مولکول ها توليد مي کنند. دکتر فراي مي گويد: «از وقتي توانستم راه بروم» مجذوب مارهاي سمي بوده است. در اواخر دهه ۱۹۹۰ که کار پايان نامه اش درباره تايپان را آغاز کرد در گرفتن مارها و دوشيدن سم شان متبحر بود.
براي يافتن زهرهاي جديد مولکول هاي موجود در سم را وزن کرده و هنگامي که مولکول هايي با وزن نزديک به سموم شناخته شده مي يابد آنها را براي بررسي دقيق تر جدا مي کند. با گذشت زمان که دکتر فراي سموم بيشتري کشف مي کرد از خود مي پرسيد که اينها چگونه تکامل يافته اند. مي گويد: «از آن مباحثي است که در آن اختلاف نظر بسيار وجود دارد.» بسياري از پژوهشگران استدلال کرده اند که سم در دودمان هاي مختلف مارهاي سمي، نظير مارهاي زنگي و کبراها مستقل از هم تکامل يافته است. چرا که مي ديدند نزديک ترين خويشاوندان اين مارهاي سمي غيرسمي اند. کشف دکتر فراي آن است که اين نتيجه گيري اشتباه بود و اين طور توضيح مي دهد که «بيشتر مارهايي که گمان مي کنيم غيرسمي اند در عمل سمي هستند.»
مار جورابي و بسياري ديگر از مارهايي که مي پنداريم غيرسمي اند در واقع مقادير اندکي سم توليد مي کنند. دکتر فراي بي درنگ اضافه مي کند که اين بدان معنا نيست که مار جورابي خطرناک است، مي گويد: «بي حس کردن يک قورباغه يا کمي گيج کردنش براي آنها کافي است.» اين اکتشافات دکتر فراي را واداشت که درباره تکامل سم مار در مقياس وسيع تحقيق کند.
انجام پروژه اي که او تعريف کرده است تا چند سال پيش غيرممکن بود. زيرا روش هاي سنتي تشخيص سموم جديد به طرز کسالت آوري کند هستند اما تکنولوژي اي که براي پروژه ژنوم انسان ايجاد شده همه چيز را تغيير داده است. او مي گويد: «به جاي آنکه دو ماه بنشينيم تا فقط دو يا سه پروتئين تعيين توالي شوند ظرف يک ماه مي توانيم تا دو هزار توالي داشته باشيم. اين افزايش کارايي حيرت انگيز است.»
الخاندرو روني (A. Rooney)، تکامل دان مولکولي مرکز ملي پژوهش هاي کاربردي کشاورزي در پوريا واقع در ايالت ايلينويز که در برخي از کارهاي تحقيقاتي با دکتر فراي همکاري داشته، مي گويد: «۱۵ سال پيش کسي حتي فکرش را هم نمي کرد. اکنون دکتر فراي مي تواند تمام ژن هايي را که در سلول هاي غده سم فعال هستند شناسايي کرده و سپس توالي DNA مربوط به آنها را بخواند.» نزديک به نيمي از ژن هايي که در سلول هاي غدد سم فعال هستند پروتئين هاي «خانه دار» شناخته شده اي را مي سازند که براي هر سلول جانوري ضروري اند. آنچه مي ماند عمدتا در کار توليد سم هستند. دکتر فراي پس از شناسايي زهرهاي جديد از جمله بسياري از آنها که نماينده انواع کاملا جديدي از سم هستند، مي گويد: «فکر مي کنم ما تازه در ابتداي راه هستيم.» دکتر فراي درخت تکاملي اين ژن هاي سم ساز را ساخته و نتايجي که به دست آورده نشان مي دهند که سم در عمل تنها يک بار در مارها تکامل يافته است.
توليد سم چنانکه امروزه در مار جورابي ديده مي شود با مقاديري اندک آغاز شد اما بعدها در بعضي دودمان ها نيش هاي مرگبارتري پديد آمد. به عقيده دکتر فراي اين مهم ترين سازش در تاريخ مارها بوده است. مارهايي که سم در آنها تکامل يافت ديگر ناگزير نبودند براي مهار کردن طعمه خويش صرفا به انقباض يا ساير روش هاي فيزيکي متکي باشند. او مي گويد: «اين سازش آنها را از داشتن عضلات بزرگ، حرکت کند و کشتن طعمه يا انقباض بي نياز ساخت. مارهاي سمي مي توانند سبک، چاپک و نيرومند باشند و از کف اقيانوس تا بالاي بلندترين درختان تمام آشيان هاي بوم شناختي را اشغال کنند.»
پژوهش هاي دکتر فراي به روشن شدن منشأ مولکول هاي سم نيز کمک کرده است. تعدادي از پژوهشگران پيشنهاد کرده اند که زهرهاي موجود در سم مار در واقع پروتئين هاي تغيير شکل يافته بزاق هستند. آنها به اين واقعيت اشاره مي کنند که پروتئين هاي معمولي بزاق مي توانند کار تجزيه غذا را آغاز کنند.
شايد براي تبديل آنها به زهرهاي کشنده فقط چند تغيير کوچک لازم بوده است. همانطور که دکتر فراي در شماره مارس ۲۰۰۵ ژورنال «پژوهش هاي ژنومي» گزارش مي دهد DNA ژن هاي سم خلاف اين ايده را نشان مي دهند. او در جست وجوي نزديک ترين خويشاوندان ۲۴ ژن توليد سم در ميان ژن هاي غيرسمي از طريق پايگاه داده هاي اينترنتي درخت تکاملي آنها را بازسازي کرده است. تنها در دو مورد ژن هاي توليد سمي را يافت که از ژن هاي توليد بزاق تکامل يافته اند و تقريبا در تمام موارد ديگر ژن هاي توليد سم از ژن هايي تکامل يافته اند که خارج از غده سم و براي مثال در خون يا مغز يا کبد فعال بوده اند.
شواهد نشان مي دهند که تکامل يک ژن توليد سم ممکن است با مضاعف شدن تصادفي ژني که در اندامي ديگر فعال است، آغاز شود. سپس در فرآيندي معروف به «به کارگيري ژن» يکي از اين نسخه ها طوري جهش مي يابد که توليد پروتئين در غده سم را آغاز مي کند. در برخي موارد معلوم مي شود که اين پروتئين هاي قرضي در تزريق به بدن طعمه مار مي توانند مخرب باشند. آنگاه انتخاب طبيعي جهش هايي را بر مي گزيند که اين پروتئين ها را کشنده تر مي سازد. دکتر فراي مي گويد: «مارها اين پروتئين ها را مهار کرده اند، تغيير داده اند و عليه ما به کار گرفته اند که انصافا شيطاني ترين راه انجام اين کار بوده است.»
پژوهش هاي پيشين درباره سم مارها اشاراتي مبني بر اين در برداشت که بعضي زهرها ممکن است به اين روش تکامل يافته باشند اما نه چيزي بيش از اين. براي مثال دکتر الازار کوچوا (E.kochva) جانورشناس دانشگاه تل آويو و همکارانش به وجود برخي شباهت ها ميان سم کبراهاي حفار و برخي آنزيم هاي پستانداران اشاره کرده بودند. دکتر کوچوا مي گويد: «ما سربسته چيزهايي گفته بوديم اما برايان فراي آن را با صدايي بلند و رسا و با انبوهي از شواهد اعلام کرد.» دکتر روني خاطرنشان مي سازد که مفهوم به کارگيري ژن مفهوم جديدي نيست. دانشمندان شواهدي يافته بودند که در تکامل اندام هاي ديگر از جمله چشم نيز همين اتفاق افتاده است. دکتر روني مي گويد: «با اضافه شدن تکامل سم به نظر مي رسد اين فرآيند در مقياس بزرگ تري رخ داده است.» با تکامل دودمان هاي جديد مار سم هايشان نيز تکامل يافته است. براي توليد سموم جديد ژن هاي جديدي قرض گرفته شدند و از سوي ديگر ژن هاي موجود براي توليد سم بارها مضاعف شدند و بدين ترتيب تنوع عظيمي از مولکول ها را توليد کردند.
اين تکامل فوق سريع امکان داد که سم مار با انواع خاصي از طعمه سازش يابد. براي مثال مامباي سبز و مامباي سياه خويشاوندان نزديک يکديگرند در حالي که مامباي سبز روي درخت اما مامباي سياه عمدتا روي زمين زندگي مي کند. دکتر فراي مي گويد: «تعجبي ندارد که سم مامباي سياه روي موش ها کارگرتر است تا روي پرندگان در حالي که سم مامباي سبز بيشترين تاثير را روي پرندگان دارد.» اين تکامل سريع انبوهي از مولکول هاي پيچيده را به بار آورده که پژوهشگران کمتر درباره آنها تحقيق کرده اند. درخت تکاملي مي تواند همچون راهنمايي باشد که جست و جو براي يافتن سموم جديد و درک چگونگي عملکرد سم ها را تسريع مي کند. دکتر کوچوا مي گويد جست و جوي تصادفي بسيار دشوار است و اصلا به صرفه نيست. مولکول هاي سمي که دکتر فراي از تايپان جدا کرده مثالي مناسب است.
او نشان داده است که آنها از خانواده اي از پروتئين ها به نام پپتيدهاي ناتريورتيک تکامل يافته اند. اين پپتيدها در مارها، انسان و مهره داران ديگر عضلات اطراف قلب را شل مي کنند. ژن هاي توليد پپتيدهاي ناتريورتيک در نياکان تايپان توليد اين پروتئين ها در غدد سم را آغاز کردند. با گذشت زمان توانايي ماهيچه شل کني آنها افزايش يافت و اکنون به حدي رسيده است که مي تواند آئورت طعمه را به کلي از انقباض بازدارد. او مي گويد: «سم آنها موجب افت فشار خون مي شود که همين طعمه را بيهوش خواهد کرد. اين فرصتي است براي زهرهاي کندتر اما مرگبارتر تا تاثيرشان را بگذارند.» اين زهرهاي کندتر در جريان خون طعمه انبوهي از لخته ايجاد مي کنند که تعداد زيادي سکته پياپي به دنبال دارد.
دکتر فراي و همکارانش گزارش بررسي اين زهرها را در شماره ۲۵ فوريه ۲۰۰۵ «پيام پژوهش هاي زيست شيميايي و زيست فيزيکي» منتشر کردند و اکنون مشغول بررسي تاثير زهرهاي شل کننده قلب در درمان سکته قلبي احتقاني هستند. شايد با شل کردن رگ هاي خوني اطراف قلب بتوان جريان خروجي خون از قلب را افزايش داد.
درک تکامل اين سم ها در پي بردن به چگونگي عملکرد آنها به دکتر فراي و همکارانش کمک مي کند. از آنجا که اين سموم از پروتئين هايي تکامل يافته اند که فقط روي قلب تاثير مي گذارند احتمالا خطري براي ساير بخش هاي بدن نخواهند داشت. دکتر کوچوا مي گويد: «اگر مي خواهيد از سمي به عنوان نوعي دارو استفاده کنيد بهتر است بازگرديد و ببينيد که از کجا آمده است.» دکتر فراي به خوبي مي داند که کمتر کسي همچون او عاشق مارهاي مهلک است اما اميد دارد که اين نوع اکتشافات در حفاظت از مارهاي جهان موثر باشد. او مي گويد: «شايد نابودي هر مار به معني از دست دادن داروي بي بديل بعدي باشد.»

دانلود نسخه PDF - تايپان