A nyílméregbékák mérgei

Forrásmű:

 W. Schmidt és F. W. Henkel: Pfeilgiftfrösche

 Dietrich Mebs: Die Gifte der Dendrobatiden c. fejezete

 

Fordította: Hévizi Gergely

 

A nyílméregbékák (Dendrobatidae) mint nyílméreg szolgáltatók

Ennek a békacsaládnak a bőrváladéka erős mérget tartalmaz, mellyel egyes dél-amerikai indián törzsek a vadászathoz használt fúvócsöveik nyilait kenik be. Ennek a bőrváladéknak a kutatása a szerves kémia legizgalmasabb területeinek egyike. Cochrane (1823) Kolumbiában egy békát talált, melyet a spanyolok „ranas veneno” (mérges béka) névvel illettek. Egy kb. 3 inch hosszú, sárga hátú, nagy, fekete szemű békáról volt szó. A kolumbiai Posado Arango 1871-ben egy kis zöld békáról a következőket írta: „A hátbőre egy váladékot termel, mely a nyilak méreggel való bevonásához használható, miután az állatot egy kis láng közelébe tartották. Ez a méreg olyan erős, hogy egy jaguár, miután a vérébe jutott, hamar görcsöt kap, és kimúlik.”

Manapság is a Cholo-indiánok, akik Észak-Nyugat Kolumbiában, a csendes-óceáni part és a keleti-kordillerák közt élnek, használják ezt a nyílmérget (Lewin 1923; Märki & Witkop 1963).

Phyllobates terribilis

Phyllobates terribilis

 

A benszülöttek nyelvén a „kokoi” szó a Phyllobates nembe tartozó békák elnevezése. Úgy fogják be ezeket az állatokat az indiánok, hogy fütyüléssel és egyidejűleg arcuk ütögetésével utánozzák a hívóhangjukat. Miután a béka válaszolt, gyorsan megtalálható. Noha a méreg az ép bőrön nem jut keresztül, az indiánok nagyon óvatosan bánnak velük, és kezeiket levelekkel védik, mikor megfogják őket. Ezután egy vékony bambuszrúdra szúrják fel a száján és a testén keresztül, majd tűz fölé tartják. A kimúlóban lévő béka a bőréből, elsősorban a hátán tejszerű váladékot ereszt. Ebbe a váladékba mártják a nyilaik hegyét. A nyilat egy pálma levélbordájából állítják elő, amit 20-25 cm-es darabokra vágnak, és kihegyeznek. A spirális bemetszés a nyíl hegyén arra szolgál, hogy a mérget jobban felvegye. Egy béka mérge kb. 50 nyílvesszőhöz elegendő.

A fóvócső használata Dél-Amerika szerte elterjedt. A Cholo-indiánok azon kevés törsz egyike, akik nyílmérgüket békákból nyerik. Ezen kívül a kuráre terjedt el, mint nyílméreg. Ezt növények (Loganiaceae és Menispermaceae) kérgéből vonják ki. Manapság a Cholo-indiánok nyilaikat kizárólag vadászatra használják. A korábbi időkben a mérgezett nyilak halálos fegyverek voltak a rivalizáló törzsek harcaiban. A madarak, majmok és agutik mellett nagyobb vadakat, mint a jaguár is elejtettek mérgezett nyíllal. Az eltalált állat szinte egy pillanat alatt megbénul, és percek alatt elpusztul, ez különösen a kis testűekre érvényes. Az indiánok rögtön kihúzzák a nyilat, majd kivágják a seb körüli húst, hogy később, a fogyasztás során nehogy mérgezést kapjanak. Noha a méreg a gyomorban gyorsan inaktiválódik (a kuráréhoz hasonlóan), a nyálkahártya apró sérülésén már a vérbe juthat.

Szárazon tárolva a méreg évtizedekig megőrzi hatásosságát. A nagy német toxikológus, Lewin (1923) végezte az első állatkísérleteket a nyílméreg hatását kutatva, elsősorban tengerimalacokon. Arra a következtetésre jutott, hogy a méreg a kuráréhoz hasonlóan hat (ami nem teljesen igaz).

A nyílméregbékák mérge bőrük mirigyeiben termelődik, melyek a testük felső oldalát borítják. Mikroszkóp alatt ezek a mirigyek feltűnnek szemcsés tartalmukkal, ellentétben a szomszédos mukózus mirigyekkel, melyek a testet bevonó csillogó nyálkafilmet termelik.

Märki és Witkop (1963) voltak az elsők, akik a Phyllobates aurotaenia bőrváladékából a tényleges hatóanyagot azonosították. Összesen 330 békából izoláltak 3 mg mérget, amit batrachotoxinnak neveztek el, és az ismert legmérgezőbb természetes vegyületekhez tartozik. A következő évtizedekben John Daly és munkacsoportja foglalkozott a békaméreggel, és ismereteinket rendkívül kibővítették ezen a területen (Daly 1998).

 Phyllobates aurotaenia

Phyllobates aurotaenia

A batrachotoxin

Egy 3 cm testhosszúságú Phyllobates aurotaenia 0,08 mg batrachotoxint és annak változatait, homobatrachotoxint, batrachotoxinin A-t és pseudobatrachotoxint tartalmaz. Az utóbbi vegyület instabil, és könnyen batrachotoxinná alakul (Märki & Witkop 1963; Tokuyama et al. 1969; Daly & Witkop 1971; Daly 1995). Ez a kevés méreg elegendő 1000 egér elpusztításához, ha a keveréket a bőrük alá injektáljuk. Ez a kis méregmennyiség szemlélteti, milyen nehéz jelentősebb mennyiségben izolálni a mérget a kémiai szerkezet kiderítéséhez. 30–40 éve még több milligramm tiszta anyag kellett a struktúra felderítéséhez, ma jóval kevesebb is elegendő. Gyakran pár mikrogramm is elég egyes szerves vegyületek szerkezetének leírásához.

A batrachotoxin egy szokatlan vegyület, a szteroid-alkaloidákhoz tartozik, melyeket korábban csak növényekből ismertek. A méreg nagyfokú specificitást mutat az idegrendszerre. Egy nitrogéntartalmú 7-es gyűrű kapcsolódik a szterol vázhoz.

Toxicitás szempontjából a batrachotoxin a leghatásosabb természetes vegyületek egyike. Csak a palytoxin; egy csalánozó (Palythoa spp.) mérge, és egyes baktériumok mérge (pl. botulinum-toxin) előzik meg. A ciánkáli, melyet helytelenül a legveszélyesebb mérgek közé sorolnak, közel 5000-szer kevésbé mérgező, mint a batrachotoxin.

1. táblázat: Fontosabb mérgek toxicitása. Az LD50 érték az a dózis (mg/kg), melynél a kísérleti egerek 50%-a elpusztul.

toxin

LD50 érték

botulinum-toxin (Clostridium botulinum)

0,0003

palytoxin (Palythoa spp.)

0,15

batrachotoxin (Phyllobates aurotaenia)

2

tetrodotoxin

9

taipoxin (Oxyuranus scutellatus)

2

kobra-neurotoxin (Naja siamensis)

75

kuráre

500

ciánkáli

10000

Hogyan hat a batrachotoxin? A méreg a perifériás idegrendszert támadja meg, nem az agyat. A bénulásnak, amit az izmokban kivált a következő mechanizmus az alapja (Albuquerque et al. 1971; Brown et al. 1981): a méreg blokkolja az idegsejtek és az izomrostok membránjának döntő részét, a Na-ioncsatornák működésére hat, fenntartva az akciós potenciált.

A batrachotoxin hozzákapcsolódik a Na-csatornához, nyitva tartja, ami ahhoz vezet, hogy a Na-ionok beáramlanak a sejtbe, a neuron izgatott állapotban marad, és az idegvégződésből  folyamatosan kiáramlik az acetylcholin. Az izom kontrahált marad, nem tud elernyedni. Így nem meglepő, hogy a leghatékonyabb állati eredetű mérgek itt fejtik ki hatásukat, gyors bénulást okozva.

A batrachotoxin hatását egy másik méreg, a tetrodotoxin feloldja, mely a Na-csatornákat zárja. Tetrodotoxin található például a gömbhalakban, de meglepő módon a nyílméregbékák bőrváladéka is tartalmazza. Hatására az izomgörcs megszűnik, az izom elernyed. A tetrodotoxin jó lenne a mérgezés kezelésére, ha eltávolítaná a batrachotoxint a Na-csatornáról, de ezt nem teszi, csak zárja a csatornát. Ez is bénulást okoz, mert nem keletkezik újabb idegimpulzus. Képletesen mondva, az ember így a Sátánt Belzebubbal űzi ki.

A batrachotoxin, a Na-csatornára gyakorolt specifikus hatása miatt egy fontos eszköz lett a neurofiziológusok kezében (Khodorov 1985). Segítségével lehetővé vált a csatorna izolálása, majd szerkezetének és funkciójának pontosabb vizsgálata. A batrachotoxin jelentősen hozzájárult az ioncsatornákról szerzett tudásunkhoz (Catterall 1980).

Míg a legtöbb Pyllobates-faj bőre mindössze kb. 0,2 mg batrachotoxint tartalmaz, a Pyllobates terribilis-ben  0,5 mg található (Daly & Spande 1986).

Egyéb bőrtoxinok

A batrachotoxin mellett, mely bizonyára a nyílméregbékák legfontosabb mérge, ezeknek a békáknak a bőre sokféle egyéb anyagot is tartalmaz, melyek túlnyomórészt az alkaloidokhoz tartoznak. Nitrogén tartalmú oldalláncaik rendkívül variábilisak. Az egyik legkisebb nyílméregbéka, a szintén erősen mérgező Dendrobates pumilio bőrváladékának elemzése kimutatta, hogy benne nincs jelen a batrachotoxin (Daly & Myers 1967). Ennél a fajnál az a feltevés, hogy  a különösen élénk színezetű békák termelnek erős bőrmérget nem bizonyult helyesnek: pont a kevésbé színesek a legmérgezőbbek! Ezek bőrváladékában is találhatók alkaloidok, melyek a decahydrochinolin-vegyületek csoportjába tartoznak. Származásuk miatt pumiliotoxin A, B és C névvel illették őket (Daly & Spande 1986). Ezek a mérgek ugyan sokkal kevésbé erősek, mint a batrachotoxin, szintén a Na-csatornákat nyitják, így hatásuk hasonló.

Ezen kívül további szokatlan struktúrájú anyagokat izoláltak a Dendrobates histrionicus bőrváladékából: histrionicotoxint és dihydro-histrionicotoxint. Ezek az alkaloidok egy másik csoportba, a spiropiperidinekhez tartoznak (Daly et al. 1971). Szerkezetük szinte egyedülálló a természetben: egy hármas C-C (acetilén) kötést tartalmaznak. A histrionicotoxin hatástalanná válik, ha egy másik vegyület, a gephyrotoxin is jelen van. A Dendrobates histrionicus bőrváladékában mindkettő megtalálható, így gyakorlatilag nem mérgező (Daly et al. 1977).

Annak ellenére, hogy a histrionicotoxin és a gephyrotoxin nem mérgezőek, különösen érdekesek a neurofiziológusok számára. Az acetylcholin-receptorra hatnak, mely az ingerületet az idegről az izomra továbbítja. Különböző módon blokkolják a receptort, így a perifériás idegrendszert kutatóknak jó szolgálatot tesznek.

Az említett alkaloid-toxinokon kívül még számos komponens alkotja a nyílméregbékák bőrváladékát (Daly et al. 1987). A modern analitikai kémia, és mindenekelőtt a tömegspektrometria lehetővé tette, hogy az egészen kis koncentrációjú alkaloid alkotókat is kimutassák. Ma már közel 400 különféle nyílméregbéka-alkaloidot ismerünk.

Ebből az egyik összetevő várhatóan felhasználható egy hatásos fájdalomcsillapító előállítására (Spande et al. 1992). Az epibatidin az Epipedobates tricolor bőrében található. Szokatlan struktúrájú alkaloid: egy klórozott pirimidin-származék egy 6 tagú, N-hidat tartalmazó gyűrűvel van összekötve. A gyógyszerészeti kutatások eredménye szerint ez az alkaloid kb. 200-szor hatásosabb fájdalomcsillapító a morfinnál. Mivel a naloxon, egy morfin-antagonista az epibatidinnal szemben hatástalan, ebből következik, hogy ez az alkaloid a központi idegrendszer más részén hat. Az epibatidin nem az ópiát-receptoron, hanem az acehylcholin-receptoron kötődik meg, hasonlóan a nikotinhoz, melynek fájdalomcsillapító hatása régóta ismert.

Az ópiát és a morfin manapság még nélkülözhetetlenek erős fájdalom kezelésekor. A mellékhatásokra való magas potenciálja, elsősorban a gyorsan fellépő függőség miatt az ópiát egy problematikus gyógyszer. Az epibatidin egy alternatívát nyújtott. Ennek útjában magas toxicitása állt. Mellékhatásai: vérnyomáscsökkenés, bénulás. Kémiai módosítással sikerült egy olyan molekulát előállítani, mely a mellékhatásokat nem produkálja, és inkább a morfinhoz hasonló hatékonyságú. Az amerikai Abbott cég laboratóriumaiban szintetizált ABT-594 nevű vegyület előnye, hogy az ópiátoktól eltérően nem okoz függőséget (Bannon et al. 1998). Érdekes módon az epibatidin csak az Epipedobates nembe tartozó békák bőrváladékában fordul elő.

2. táblázat: Egyes nyílméregbéka-mérgek toxicitása. MLD: minimális letális dózis (mg/20 g egér).

toxin

MLD

batrachotoxin

0,04

homobatrachotoxin

0,06

batrachotoxinin A

20

pumiliotoxin A

50

pumiliotoxin B

30

pumiliotoxin C

400

histrionicotoxin

> 100

Tetrodotoxin nyílméregbékákban

Különös jelentőségű volt az a felfedezés, miszerint a Colostethus inguinalis nevű nyílméregbéka bőrváladéka alkaloidokat nem, viszont egy  régóta ismert vegyületet, tetrodotoxint tartalmazott (Daly et al. 1994). Ez az egyik legősibb és leghatásosabb tengeri méreg, melyet 1909-ben Tahara (1910) a mérgezőségükről hírhedt gömbhalakból (Tetraodontidae) izolált. Ennek ellenére Japánban ezeknek a halaknak a nyers húsából egy keresett ínyencség, a „fugu” készül. A tetrodotoxin egy amino-perhydro-chinazolin-származék, mely egy szokatlan struktúrájú vegyület: két gyűrű egy hemilakton gyűrűvel van áthidalva, és 6 OH-csoportot, valamint egy guanidin-csoportot tartalmaz, mely a toxin biológiai aktivitásáért felelős. A tetrodotoxin magas toxicitása az idegrendszerre specifikus hatásán alapul. Dugóként zárja be a Na-csatornákat, így gátolja az idegimpulzus keletkezését (Kao & Levinson 1986; Narahashi 1988). A méreg percek alatt hat, de hatása reverzíbilis, egy idő után leválik a csatornáról, amely visszanyeri funkcióját. Mint korábban szó volt róla, a tetrodotoxin és a batrachotoxin a Na-csatornánál antagonisták.

Meglepő módon nem csak a gömbhalakban, hanem más állatokban is található tetrodotoxin. Így különböző halakban, mint a tengeri küllőkben (Gobius criniger), a császárhalakban (Pomacanthus semicirculatus), papagályhalakban (Scarus spp.), egyes tengeri csigákban, örvényférgekben, tengeri csillagokban és rákokban, de egyes amerikai gőtékben (Taricha spp., Notophthalmus spp.), az európai tarajos gőtében (Triturus cristatus), akárcsak a dél-amerikai varangyokban (Atelopus spp.) (Mebs 2000). Míg ezeknem az állatoknak a bőrük vagy a külső szerveik tartalmazzák a tetrodotoxint, addig az ausztráliai kékgyűrűs polip (Hapalochlaena maculosa) a nyálmirigyéből egy harapást követően a zsákmányába injektálja, amitől az megbénul. Tehát a számtalan gerinctelen és gerinces faj mellett ma már a Colostethus inguinalis-ból is kimutatták a tetrodotoxint.

Toxinok mint faj-ismertetőjegyek?

A bőrméreg kémiai összetétele felhasználható a fajdifferenciáció vizsgálatánál. A taxonómiai kutatásoknál az anatómiai bélyegek, a viselkedési jegyek és a hanganalízis mellett a bőralkaloid-összetételt is figyelembe vették (Myers & Daly 1976). A gázkromatográf diagrammokon feltűnő különbségek látszottak a Dendrobates histrionicus és a Dendrobates lehmanni bőralkaloid-összetételében. Amíg a D. histrionicus bőrében túlnyomórészt histrionicotoxin és származékai mutathatók ki populációról-populációra különböző koncentrációban, addig a D. lehmanni nem tartalmazza ezeket a mérgeket, hanem pumiliotoxint és egyéb alkaloidokat. A D. lehmanni a nyugati Andok egy szűk körzetében él, míg a D. histrionicus Nyugat-Kolumbiában és Észak-Nyugat Ecuadorban szélesen elterjedt. Azt remélik, hogy a toxinok analízisével újabb fajok különíthetők majd el.

A mérgek származásáról szóló fejezet végén a „kémiai szisztematika” új megvilágításba kerül (Daly et al. 1994). Mint később kiderült, a várakozásnak megfelelően az egyes békapopulációk a táplálék-preferencia és kínálatbeli különbségek következtében eltérő mennyiségű és faji minőségű alkaloid tartalmú prédaállatot fogyasztanak. Ez sajátos mintázatot okoz a bennük található alkaloidok elterjedésében, bizonyos alkaloidok előfordulása nem szabályszerű.

Dendrobates histrionicus Dendrobates lehmanni

                   Dendrobates histrionicus                                Dendrobates lehmanni

 

Nyílméregbéka-alkaloidok más állatokban

A bőrmérgek a kétéltűek körében szélesen elterjedtek. A varangyok és szalamandrák bőrváladéka változatos és nagy hatásfokú mérgeket tartalmaz (Daly et al. 1987). Meglepő tény, hogy azok az alkaloidok, melyeket a különböző nyílméregbéka fajokból ismerünk, más békafajokban is előfordulnak, de a legfurcsább, hogy egyes madarak tollában és bőrében is megtalálhatók.

A Melanophryniscus nembe tartozó délkelet-brazíliai varangyok bőrének extraktumában pumiliotoxinokat, allopumiliotoxint és új indol-alkaloidokat találtak (Daly et al. 1984). Az ausztráliai Pseudophryne nembe tartozó békák bőre pumiliotoxint, a madagaszkári Mantella fajok bőre a pumiliotoxin mellett újabb, még alig ismert szerkezetű alkaloidokat is tartalmaz.

Különösen rejtélyes az a tény, hogy a batrachotoxin egyik származéka, a homobatrachotoxin nem csak a Közép- és Dél-Amerikában elterjedt nyílméregbékákban, hanem egyes újguineai madarakban is előfordul.

Az amerikai doktorandusz, Jack Dumbacher 1990-ben egy jelentős felfedezést tett Pápua-Újguinea esőerdejében. Paradicsommadarakat keresett, de közben egyéb madarak is a hálójába repültek, köztük a kétszínű pitohui (Pitohui dichrous). A hálóból való kiszabadítás közben a madár csőrével megsebezte. A sebet megnyalva  Dumbacher szájában égő érzet keletkezett, az ajkai és a nyelve zsibbadni kezdtek. A tollak nyelvvel való érintése hasonló hatást váltott ki. Kiderült, hogy a bennszülöttek nem fogyasztják ezt a madarat (egy olyan fehérjében szegény vidéken, mint Újguinea, az emberek mindent megesznek, aminek tápértéke van). Végül arra a következtetésre jutott, hogy a pitohui mérgező lehet.

John Daly, az elismert békaméreg kutató laboratóriumában végzett analízisek ezt megerősítették (Dumbacher et al. 1992). Három pitohui faj (Pitohui dichrous, P. kirhocephalus, P. ferruginosus) hordoz a tollaiban, a bőrében és izmaiban mérget, melyet homobatrachotoxinként azonosítottak. Egy kb. 65 g tömegű kétszínű pitohui a bőrében15-20 mg, tollában 2-3 mg, míg izmaiban és külső szerveiben 1 mg-nál kevesebb homobatrachotoxint tartalmaz. Ezért ezek a madarak mérgezőbbek, mint némely nyílméregbéka. Egy másik madárfaj, a kéksisakos ifrita (Ifrita kowaldi) is mérgező, és szintén homobatrachotoxint tartalmaz a tolla és a bőre (Dumbacher et al. 2000).

A felfedezés, hogy egymástól rendszertanilag távol álló állatcsoportoknál (békák-madarak), melyek képviselői ráadásul földrajzilag is elkülönülve (Dél-Amerika–Újguinea) fejlődtek, természetesen felveti a kérdést, hogy honnan származnak ezek a mérgek. Ez a tetrodotoxinra is vonatkozik, mely a mai álláspont szerint az állatvilágban széles körben elterjedt. Vajon az állatok maguk képzik ezeket a mérgeket, vagy a környezetükből származik, és a táplálékkal veszik fel, majd a testükben raktározzák azokat?

A mérgek eredete

A feltevésre, hogy a nyílméregbékák nem képesek maguk szintetizálni a bennük található alkaloidokat egyszerű bizonyítékot szolgáltatott az a megfigyelés, hogy a terráriumban született békák egyáltalán nem mérgezőek, bőrváladékuk bizonyos alkaloidokat még nyomokban sem tartalmaz. Hasonlóan a madagaszkári mantellák is elvesztik alkaloidjaikat a tenyésztés következtében (Daly et al. 1997). Így szertefoszlottak a neurofiziológusok álmai, hogy egy értékes fajból néhány befogott állatot tenyésztve nagy mennyiségű batrachotoxin termelőt lehessen előállítani. Sajnos ez hiábavaló fáradság, így, akár korábban, a vadon befogott állatokra vannak utalva, ha batrachotoxinthoz akarnak jutni, melynek laborban való szintetizálása nagyon fárasztó és költséges.

Hasonlóan van ez a tetrodotoxinnal is. A Taricha nembe tartozó gőték, melyek a természetben a tetrodotoxint nagy koncentrációban tartalmazzák, ugyanazt a tulajdonságot mutatják, mint a nyílméregbékák: akváriumi szaporítás után utódaikban nem található meg a tetrodotoxin (Shimizu & Kobayashi 1983). Más kétéltűek, mint az Atelopus varius varangyfaj tenyésztett példányai sem tartalmazzák ezt a mérget, de a varangyokra jellemző bufadienolidokat (szteroid-glikozidok), melyeket teljesen önállóan szintetizálnak igen (Daly et al. 1997). Az akváriumban tenyésztett, és steril körülmények közt felnevelt gömbhalak sem mérgezőek. Ha ezeket a halakat visszaengedjük a tengerbe, és hagyjuk, hogy az aljzaton táplálékot keressenek, vagy az akváriumban mérgező gömbhalak májával etetjük őket, pár héten belül mérgezővé válnak. Azonban nem lesznek mérgezőek, ha táplálékukhoz tiszta tetrodotoxint adunk (Matsui et al. 1981). Eszerint mérgezőségüket szerzik, a toxin előállításának képessége nem velük született.

Az igazi tetrodotoxin-producensek keresésénél a gyanú hamar a baktériumokra esett. Hamarosan sikerült gömbhalak bőréből és rákok beléből olyan baktériumtörzseket izolálni, melyek tetrodotoxin termelésére képesek (Yasumoto et al. 1986; Yotsu et al. 1987). Ezek a baktériumok tengeri üledékekben is megtalálhatók. A gömbhalnak előbb be kell oltódnia ezekkel a mikróbákkal, majd a testében tetrodotoxint termelnek, melyet a hal elraktároz, és a bőrén kiválaszt. Hogy ez hasonlóan történik-e a szárazföldi békáknál, még nem ismert, de ez tűnik az egyetlen elfogadható magyarázatnak a tetrodotoxin jelenlétére.

Ha egy állat mérgező anyagot akar a testében tárolni, akkor az adott méregre immunisnak kell lennie, idegrendszerét meg kell védenie tőle. Ez a képesség vele született. A gömbhalak például tolerálják a tetrodotoxint nagy koncentrációban is. Na-csatornájuk szerkezete úgy módosult, hogy nem tud a tetrodotoxin rajta megkötődni, és így bezárni sem képes (Kaneko et al. 1997; Yotsu-Yamashita et al. 2000). E mellet vérük olyan fehérjéket tartalmaz, melyek a tetrodotoxint megkötik és elszállítják, tehát gyakorlatilag méregtelenítenek. Az is ismert, hogy egyes nyílméregbékák, elsősorban a Phyllobates-fajok a batrachotoxinnal szemben jelentős toleranciát mutatnak (Daly et al. 1980), ami lehetővé teszi a méreg felvételét, és nagy koncentrációban való tárolását.

Tehát a tetrodotoxin szintéziséért úgy tűnik, a baktériumok felelősek. De honnan származik a nyílméregbékák sokféle egyéb alkaloid-mérge? Varangyokról és szalamandrákról ismert, hogy bőrmérgüket maguk állítják elő komplikált szintetikus folyamatokkal. A nyílméregbékák erre nyilván nem képesek. Mikor heteken át radioaktívan jelölt batrachotoxin-alkotókat (acetát, mevalonsav, koleszterin) kevertek a táplálékukba, nem tudtak radioaktivitást kimutatni a bőrükből kivont batrachotoxinban (Johnson & Daly 1971). Ugyan ezt az eredményt kapta Shimizu & Kobayashi (1983) a tetrodotoxin esetében, mikor gőtéket (Taricha sp.) radioaktívan jelölt vegyületekkel etettek, és azok a méregben nem jelentek meg. Bebizonyosodott, hogy ezek a gőték és békák nem képesek mérgük szintetizálására. Vajon a bőrükben levő tetrodotoxin és batrachotoxin bakteriális eredetű, vagy a táplálékukból származik?

Egyszerű kísérletek mutatták ki, hogy a nyílméregbékák bőrében található alkaloidokat az állatok a táplálékkal veszik fel, majd raktározzák. Ha a tenyészetből származó, nem mérgező békákat olyan muslicákkal etetik, melyeket különböző alkaloidokból (pyrrolizidin, indolizidin, chinolizidin) álló porral vonnak be, ezek egy idő után megjelennek a bőrükben (Daly et al. 1994). A madagaszkári Mantella-fajoknál is ezt mutatták ki (Daly et al. 1997). Tehát a békáknak lényeges mechanizmusokkal kell rendelkezniük, melyek lehetővé teszik a mérgek felvételét és biztonságos tárolását. Erre nyilván nem minden faj képes. Meglepő módon egyes fajok, mint a Colostethus talamancae és az Epipedobates azureiventris, melyek a természetben is méregmentesek, nem tudják az alkaloidokat tárolni. Tehát a táplálékkínálat éppúgy döntő lehet a békák bőrének méreg-összetételében, mint az állatoknak az a képessége, hogy tudják-e fixálni ezeket az anyagokat.

Ha a méregmentes békákat egy panamai esőerdő avarjából gyűjtött ízeltlábúakkal etetjük, hamarosan számos alkaloid-vegyület jelenik meg a bőrükben, sőt, néha még nagyobb koncentrációban, mint a táplálékállatok gyűjtési helyén élő nyílméregbékák bőrében találhatók (Daly et al. 1994). Mint azt a korábbi vizsgálatok kimutatták, az alkaloid-összetétel nem csak az egyes populációk közt variál erőteljesen, hanem az egyes példányok közt is, és ez bizonyos komponensek jelenlétében vagy hiányában, illetve koncentrációjuk különbségeiben nyilvánul meg. Ezek világos bizonyítékai, hogy a táplálék összetétele, mely alkaloidokat vagy azok alkotóit tartalmazza, meghatározza a békák bőrének alkaloid-mintázatát. Másfelől az avarból gyűjtött számtalan ízeltlábúfaj extraktuma csak viszonylag kevés alkaloidot tartalmazott. Úgy tűnik, hogy egy hosszú gyűjtési időszak szükséges, hogy a kész alkaloid-mintázat kialakuljon.

Bizonyos esetekben igazolni lehet egyes bőr-alkaloidok származását, mivel kimutathatók a potenciális táplálékként szereplő ízeltlábúakból. Egyes pyrrolidin-, piperidin-, indolidin- és chinolizidin-alkaloidok megtalálhatóak trópusi hangyafajokban (Jones et al. 1999; Spande et al. 1999; Daly ez al. 2000). Valószínűsíthető, hogy a gephyrotoxin és a histrionicotoxin szintén hangyákból származik. Egyéb alkaloidokat találtak bogarakban (Coccinellidae) és ezerlábúakban (Daly et al. 1994). Mivel a rovarok többnyire növényevők, nem meglepő, hogy egyes növényi eredetű indol-alkaloidok (cylacanthin, noranabasamin) a nyílméregbékák bőrében ismét felbukkannak, mint például a Phyllobates terribilis esetében. Ezek a táplálékláncon felfelé haladva kerülnek a békákba, melyek módosíthatják, illetve talán változatlan formában is tárolhatják azokat. Így képes a Dendrobates auratus egy nem mérgező alkaloidot pumiliotoxinná alakítani (Daly et al. 2003).

Lényeges az a megfigyelés, miszerint a vadon befogott nyílméregbékák bőre még évekig magas koncentrációban tartalmazott mérgeket, noha a terráriumban csak muslicával és tücsökkel etették őket. Daly leírása szerint egy 10 éve befogott Phyllobates terribilis megőrizte mérgezőségét (Daly et al. 1987).

Batrachotoxint, annak alkotóját vagy származékát a nyílméregbékák és pár újguineai madárfaj bőrén kívül eddig sehol másutt a természetben nem sikerült találni. Talán létezik az esőerdőben egy rovar, atka vagy pók, amely a mérget, ha kis mennyiségben is, de tartalmazza, és ezzel táplálkozva a békák és madarak szervezetében szokatlanul nagy mennyiségben gyülemlik fel a batrachotoxin. Még hosszas kutatás szükséges a probléma tisztázásához.

Mire használják mérgüket a békák? 

Sok nyílméregbéka erős mérget tartalmaz, és emellett feltűnő színezetű, ebből arra következtethetünk, hogy a méreg a ragadozókkal szembeni védelmet szolgálja. Az élénk színezet üzenete az ellenség számára, hogy jobb a békát békén hagyni. Az alkaloidoknak általában keserű íze van, ami a ragadozót elriasztja a zsákmány elfogyasztásától. Csak az olyan egyedek ellen véd az élénk színezet, melyek már megtapasztalták, hogy a színes béka fogyaszthatatlan. Tehát nem az a cél, hogy a támadó elpusztuljon a méregtől, mert így nem használhatná tapasztalatát, és a béka fajtársai nem lennének védettek. Egyes elképzelések szerint a mérgezőség tette lehetővé, hogy a békák nappali életmódot folytassanak. Valóban sok nyílméregbékát meg lehet figyelni nappal az erdő talaján.

A mérgező bőrváladékok széles körben elterjedtek a kétéltűeknél (Daly et al. 1987). A varangyok és szalamandrák a szerves vegyületek egész arzenálját állítják elő, majd választják ki a bőrükön. Elsősorban nem arra kell gondolni, hogy ezek a mérgek a ragadozóktól védik őket, hanem inkább a baktériumok és gombák fertőzésétől. A nyirkos környezetben élő állatok nedves és érzékeny bőre, mely légzést, kiválasztást és ozmoregulációt is végez, különösen ki van téve a mikróbák támadásának. Ha egy szalamandrát méregtelenítünk, ezáltal megfosztjuk bőrét a védelemtől, pár nap alatt begombásodik. Nem lehet, hogy a nyílméregbékák is inkább a bőrük védelmére használják mérgüket, mint a ragadozók ellen?

A nyílméregbéka-mérgek antibiotikus hatását eddig nem vizsgálták. Hogy nem feltétlenül a bőr védelmét szolgálják, arra utalnak azok a megfigyelések, hogy méregmentes tenyésztett állatok probléma nélkül élnek, és sikeresen szaporodnak több generáción át. A méregösszetétel magas variabilitása, hogy olyan erős mérgű fajok, mint a Phyllobatesek együtt fordulnak elő méregmentes Colostethus fajokkal, szintén azt sugallja, hogy a békák mérge csak bizonyos esetekben hajt hasznot. Vajon a mérgező alkaloidok jelenléte, melyeket a békák nem tudnak előállítani, és meglétük a táplálékkínálattól függ, véletlenszerű, és a szelekció kevéssé hat rá? Más békák, mint az ausztráliai Pseudophryne-fajok bőre szintén tartalmaz pumiliotoxint, viszont ezek, ellentétben a nyílméregbékákkal, éjszakai aktivitásúak.

Az állatvilágban a figyelmeztető színek, az aposzematikus jelleg szerepe egy sűrűn vitatott téma. Kétségtelen, hogy sok nyílméregbéka igen feltűnő színezete mérgezőségükre hívja fel a figyelmet, és ezt sokan elfogadják. Ismert azonban számos olyan példa, ahol a békák feltűnő színezetet mutatnak, de nem mérgezőek, mint a paradicsombéka (Dyscophus spp.), mely a klasszikus vörös riasztószínezetet viseli, de a mérgezőségnek nyomát sem mutatja (Mebs 1979). A foltos szalamandra (Salamandra salamandra) aposzematikus és mérgező, de rokona, az alpesi szalamandra (Salamandra atra) majdnem annyira erős mérgű, ennek ellenére teljesen fekete, így nehéz észrevenni. A legtöbb varangyfaj színezete nem feltűnő, és rejtőzködő életmódot folytat, annak ellenére, hogy bőrváladékuk különösen mérgező. Csak kevés kígyó, szinte kizárólag a Heterodon és Xenodon nem fajai fogyasztják a varangyokat. Egy másik siklófaj, a Liophis epinephelus magas rezisztenciát mutat a nyílméregbékák (batrachotoxin) és az Atelopus nem varangyainak (tetrodotoxin) mérgére, és károsodás nélkül fogyasztja nem csak a Phyllobates terribilis-t, hanem az Atelopus-okat is (Myers et al. 1978).

Biztos, hogy a feltűnő színezet mérgező bőrszekrétummal párosulva egy hatékony szignál lehet. Egy potenciális ellenség tanulhat a tapasztalatból, felismeri a színezetet, és elkerüli a találkozást az adott színű békával, ami a faj többi tagjának is hasznos. Azonban ez csak a magasabb rendű gerincesek, a madarak és emlősök esetében működik, melyek képesek a színeket és mintázatot felismerni, megkülönböztetni, és emlékezni rá. Kígyóknál a szagoknak és ízeknek sokkal nagyobb szerepük van, vizuális képességeik jóval fejletlenebbek.

A méreg nélküli Eleutherodactylus gaigeae és a mérgező nyílméreg békák, a Phyllobates aurotaenia és P. lugubris együtt fordulnak elő, és színezetük nagyon hasonló. Annak igazolásához, hogy itt mimikriről van szó, még hiányoznak a kísérletes bizonyítékok.

A nyílméreg békáknál elfogadott riasztószín-teória nem alkalmazható az újguineai mérgező madarakra. Bár egyes pitohuik tollazata feltűnő színezetű, más, ott élő madarak ebben túlszárnyalják őket. Ezért a szignálhatás nem jöhet létre. Ezeknél a madaraknál is populációnként erősen változik a mérgezőség, Újguinea egyes vidékein a bennszülöttek fogyasztják őket, ami azt mutatja, hogy itt nem mérgezőek.

Az állatvilág méreg birtokosai mindenképpen használják is fegyverüket. Ez is fontos aspektus a sok stratégia közt, melyekkel az állatok túlélésüket biztosítják. Azt, hogy ez méreg nélkül is megy mutatja sok kétéltű, melyek a nyílméregbékákkal egy élőhelyen fordulnak elő. Végül arra a kérdésre, hogy a mérgük mennyiben járul hozzá a békák sikeréhez, csak kísérletekkel lehetne választ adni, például méregmentes tenyésztett állatokat visszahelyezni az élőhelyre, és nyomon követni, hogyan boldogulnak. Az ilyen kísérletek útjában állnak a békák élőhelyein érvényesített törvények, melyek korlátozzák a kutatási lehetőségeket. A nyílméregbékák a CITES II. kategóriájába tartoznak, így befogásuk az élőhelyen tilos.

Figyelem: mérgező békák!   

Mikor a nyílméregbékákat nagy mennyiségben importálták Dél- és közép-Amerikából, gyakran voltak a terráriumokon figyelmeztető feliratok. Manapság már kizárólag tenyésztett állatok kaphatók az állatkereskedésekben. Mint már szó volt róla, ezek a békák már nem mérgezőek, így veszélyt sem jelentenek.

Általában a vadon befogottaknál is csekély a mérgezés veszélye. A békák csak akkor bocsátják ki bőrváladékukat nagy mennyiségben, ha nyomkodják vagy kínozzák őket (l. nyílméreg kinyerés). Újra meg újra akadnak olyan emberek, akik, például fogadásból, békát vagy gőtét esznek. Az USA-ból ismertek esetek, mikor tetrodotoxin tartalmú gőte (Taricha spp.) elfogyasztása az illető halálához vezetett (Bradley & Klika 1981). A legtöbb Phyllobates-faj egyetlen példánya a természetben annyi mérget tartalmaz, ami egy ember megöléséhez bőven elegendő. Ehhez azonban a méregnek a vérkeringésbe kell jutnia, ami az ép bőrön át nem lehetséges.

A batrachotoxinnak és a tetrodotoxinnak nincs specifikus ellenszere. A mérgezett egyént sürgősen orvoshoz kell vinni, mert mindkét méreg hatása nagyon gyorsan jelentkezik. A szív- és keringési funkciókat stabilizálni kell, és minden esetben mesterséges lélegeztetés szükséges.

Ez csak azon ritka esetekre vonatkozik, mikor a vadonból származó nyílméregbékákat szakszerűtlenül, a kockázattal nem törődve kezelik, a méregmentes tenyésztett állatok esetében nem történhet meg.

Kitekintés

A béka-mérgek rendkívül izgalmas kutatási objektumok. Eddig a fajok csekély részének bőrszekrétumát vizsgálták, ezeket sem túl alaposan, így még sok tennivaló akad. Az egyes toxinok eredetére vonatkozó kérdések a mérgező békáknál csakúgy, mint a mérgező madaraknál, máig nyitottak. Egy szisztematikus keresésre van szükség, a trópusi erdők talajfaunájában a potenciális méreg termelők számbavételére. Ezek az élőhelyek az apró élőlények, és bizonyára a szerves vegyületek elképesztő változatosságát nyújtják, melyek közül egyesek bizonyára a békák bőrében is megtalálhatók. Valahol, még talán felfedezetlenül rejtőzik egy titokzatos élőlény, mely batrachotoxint termel.

Az esőerdők fokozódó pusztítása, ezáltal a kétéltű élőhelyek elvesztése fontos ismeretektől foszt meg minket, melyek talán új alapanyagok felfedezését jelentenék a gyógyszeripar számára (l. pl. epibatidin). Ehhez jön még az illetékes országok mind csekélyebb hajlandósága a külföldi kutatók befogadására, attól tartva, hogy az országot kizsákmányolják, szabadalmakat jelentenek be, hogy így keressenek pénzt az ő kárukra. A tapasztalatok azt mutatják, hogy ezt az űrt a helybéli kutatók nem tudják betölteni. Így még egy ideig nem számíthatunk gyors előrelépésre a béka-mérgek kutatásában.

Fordította: Hévizi Gergely

Itt megjelentetve 2014.03.27.