Door Steijn van Schie - Foto: Wolfgang Wüster/Science - 30-01-2021 - Evolutiebiologie
Om hongerige vogels of andere zoogdieren af te schrikken, spuugt de Mozambikaanse spugende cobra (Naja mossambica) zonder moeite gif in ogen van belagers. Foto: Wolfgang Wüster/Science
Op verschillende momenten in de evolutie en in zowel Afrika als Azië passen cobra’s hun gif aan en beginnen ze gif in de ogen van vijanden te spugen.
Cobra’s zijn in het verleden drie keer onafhankelijk van elkaar gif in de ogen van belagers gaan spugen. Bovendien ging het nieuwe gedrag telkens gepaard met precies dezelfde aanpassing aan het gif, dat bij contact pijnlijker werd zonder in te leveren op toxiciteit. Dat schrijft een internationale groep biologen 22 januari in Science, waaronder twee masterstudenten van de Universiteit Leiden: Roel Wouters en Jory van Thiel.
Blindheid
‘Als 19-jarige student ben ik in de Thaise jungle in mijn ogen gespuugd door een Indochinese spugende cobra’, vertelt de inmiddels 25-jarige Van Thiel. ‘Gelukkig kon ik het snel met water wegspoelen, want onbehandeld kan het soms tot blindheid leiden. Na het ongeluk ontstond het idee om voor mijn bachelorstage onderzoek te doen naar dit opmerkelijke gif.’ Zes jaar later staat hij samen met compagnon Wouters op de cover van Science. Wouters: ‘Het is echt een eer om samen met zoveel vooraanstaande gifwetenschappers in dit grote tijdschrift te staan.’
Verdediging
Van alle grofweg vierduizend slangensoorten, spugen zo’n vijftien cobrasoorten. Hoewel slangengif in de kern een aanpassing is om prooien te verlammen of doden, dient het hier ook een heel ander doel: verdediging. Doelwit: ogen. Om te achterhalen waar, wanneer en hoe dit gedrag tot stand kwam, genereren de onderzoekers allereerst een fylogenetische boom op basis van genetisch materiaal van veertien soorten echte cobra’s (Naja), een ringhalscobra Hemachatus haemachatus, en twee niet-spugende nauw verwante slangensoorten. Daaruit blijkt dat het spuuggedrag bij echte cobra’s tussen de 6,7 en 10,7 miljoen jaar geleden in Afrika ontstaat en zo’n 4 miljoen jaar later ook in Azië. Ook bij H. haemachatus ontstaat het gedrag in Afrika, hoewel niet helemaal duidelijk is wanneer.
Synergie
Vervolgens blijkt uit onder meer eiwitanalyses dat het gif op die momenten dezelfde aanpassing ondergaat. Naast de reeds in het gif aanwezige cytotoxines, doet telkens een tweede groep toxines zijn intrede: fosfolipasen A2. Het is de synergie tussen de cytotoxines en deze fosfolipasen die voor de extra pijn in het oog van de vijand zorgt.
‘Mensen zouden zomaar eens de drijfveer kunnen zijn achter dit gedrag’, speculeert Wouters. ‘Wij zijn immers een grote bedreiging voor slangen. Bovendien komt het ontstaan van het spuuggedrag in Afrika grofweg overeen met de opkomst van de eerste mensen. En ook in Azië beginnen cobra’s mogelijk te spugen na de komst van de eerste mensen het gebied.’
Compleet
‘Deze studie is een prachtig voorbeeld van hoe verschillende disciplines – evolutie, ecologie en toxicologie – samenkomen om een fascinerende adaptatie compleet en tot op moleculair niveau uit te pluizen. Fantastisch!’, vertelt Kim Roelants, herpetoloog aan de Vrije Universiteit Brussel en niet betrokken bij de studie. ‘De studie gaat echter uit van de convergente evolutie van spuwen; mogelijk – maar iets minder waarschijnlijk – ontstond dit gedrag eenmaal in een gezamenlijke voorouder en is het later in verschillende clades verdwenen. Desalniettemin is het een Science-waardige studie.’