Danske forskere opdager fugle med nervegift i fjerene
Verdens andenstørste ø har en meget høj biodiversitet ikke mindst af planter, hvor den overgår alle andre øer i verden. Og så er der over 800 fuglearter på øen.
Det skyldes ikke mindst en af verdens mest uberørte regnskove, der udgør omkring 65% af øens areal
Blandt de menneskelige beboere er diversiteten også stor: Over 1000 forskellige etniciteter og lige så mange forskellige sprog findes på verdens største tropeø (ca. 800.000km2). Øen er delt mellem Indonesien i vest og det uafhængige Papua Ny Guinea i øst, hvor dette feltstudie blev foretaget.
De lever i en af verdens mest uberørte regnskove, så eksotisk et sted som de findes i verden. Mange vil spærre øjnene op alene ved at høre ordene giftige fugle i samme vending. Ikke desto mindre så findes de faktisk. Og nu er der opdaget flere arter af dem i Ny Guineas jungler.
”På vores seneste rejse er det lykkedes os at identificere to nye arter af giftige fugle. Det er fugle som har en nervegift i deres krop, som de kan tolerere, og som de desuden er i stand til at beholde i deres fjerdragt,” fortæller Knud Jønsson fra Statens Naturhistoriske Museum.
Han har sammen med en anden KU-forsker, Kasun Bodawatta, været på en Indiana Jones-agtig forskningsrejse, hvor de risikerede liv og lemmer til krigeriske stammefolk og ex-kannibaler midt i den Ny Guineanske regnskovs sprudlende, skrigende mangfoldighed af liv. Det var her, de fangede de to nye fuglearter, der hver især har udviklet en evne til at spise giftig mad og gøre giften til deres egen.
Navnet stammer fra det græske ord for en frø Batrachos, og betyder altså frøgift. Et navn der blevet givet, da giften første gang blev opdaget i pilegiftfrøer.
Giften er en af de kraftigste kendte nervegifte med en giftighed 250 gange højere end stryknin.
Den virker ved at tvinge natrium-kanaler i kroppens skeletmuskulatur til at låse sig fast i åben position. Det får musklerne til at gå i en ekstrem krampe og kan altså medføre døden.
Den nye studie viser, at dyr, der tilpasser sig giftstoffet, sandsynligvis har brug for ændringer i de natrium-kanaler (NaV), hvor giften binder sig. Fuglene har mutationer i de områder tilfælles med pilegiftfrøerne, om end de præcise ændringer er forskellige.
De to fugle, som forskerne har opdaget er giftige, er gulnakket fløjter (Pachycephala schlegelii), som tilhører en meget udbredt familie af fugle i (Indo-)stillehavsområdet, hvor de med deres velkendte sang fylder godt i lydbilledet, og den rødnakkede klokkefugl (Aleadryas rufinucha).
”Vi var selv ret overraskede over at finde gift i de her fugle, da der ikke er blevet opdaget nye giftige fuglearter i mere end to årtier. Særligt fordi de her to fuglearter er så almindelige i den her del af verden,” siger Knud Jønsson.
Nervegiften får musklerne til at gå i krampe
De fleste kender de ikoniske pilegiftfrøer fra Syd- og Mellemamerika – ikke mindst den gule pilegiftfrø. Farvestrålende små padder, som kan dræbe et menneske ved den mindste berøring. Opdagelsen af de to nye arter giftfugle i Ny Guinea, der i huden og fjerene bærer en gift af samme slags, viser, at frøernes gift er mere udbredt, end man hidtil har troet.
Giften er Batrachotoxin, en ekstremt potent nervegift. I højere koncentrationer, som i huden på den sydamerikanske pilegiftfrø, vil kontakt med giften næsten øjeblikkeligt føre til muskelkramper og hjertestop.
”Fuglenes gift er fra samme giftart som frøernes. Der er tale om en nervegift, der ved at tvinge musklernes natrium-kanaler til at forblive åbne kan udeløse voldsomme kramper og i sidste ende medføre døden,” forklarer Kasun Bodawatta.
Som at skære løg, bare med nervegift
De sydamerikanske pilegiftfrøer bruger giften som værn mod rovdyr. Selvom giften i de Ny Guineanske giftfugle er mindre koncentreret og knap så farlig er det muligt, at den tjener et formål som forsvarsværk. Men årsagen til fuglenes tilpasning er fortsat uklar.
”Knud troede, at jeg var ked af det og havde en dårlig tid på turen, fordi de fandt mig med løbenæse og tårer i øjnene, men jeg sad faktisk og tog fjerprøver af en Pitohui, en af de mest giftige fugle. Det er ikke så slemt, når man tager fuglene ud af nettet, men når der skal tages prøver i et lukket miljø, kan man mærke det i næsen og øjnene. Det er måske lidt som at skære løg - bare med nervegift,” griner Kasun Bodawatta.
Ifølge forskerne er de giftige fugle udtryk for, at et våbenkapløb finder sted i naturen. Det starter nedefra i fødekæden med biller, insekter og andre hvirvelløse dyr. Nogle af dem udvikler med tiden giftighed for at undgå at blive spist. Måske tilegner de sig også advarselsfarver, som gør at de kan vove sig ud fra deres sten og andre gemmesteder.
”Men pludselig er der et rovdyr, der svarer igen, og en fugleart bliver i stand til at spise dem alligevel. Den har også fået en mutation, der giver den resistens over for giften. Det giver fuglen en fordel, fordi det åbner op for en helt ny fødekilde, som dens konkurrenter i økosystemet ikke har adgang til. Så der er helt klart et våbenkapløb i gang, og billerne må kravle tilbage ind under stenen, indtil de har udviklet deres næste træk om nogle millioner år,” forklarer Knud Jønsson.
”Efterfølgende er der så også nogle af de her fugle, som har udviklet evnen til at spise de giftige biller, som yderligere kan gøre giften til deres egen og måske bruge den i deres eget forsvar mod rovdyr længere oppe i fødekæden. Og på den måde kan kapløbet fortsætte op ad fødekæden. Det er evolution – alt kan ske, men det tager ofte lang tid,” lyder det fra forskeren.
”De lokale er ikke vilde med stærk mad, og de holder sig fra de her fugle, fordi deres kød brænder i munden som chili, siger de. Det var faktisk sådan forskere først hørte om dem. Og man mærker også giften, når man står med en af fuglene i hånden. Det føles lidt ubehageligt, og man har ikke specielt meget lyst til at blive ved med det i længere tid. Det kunne tyde på, at giften til en vis grad tjener dem som en afskrækkelse for dem, der kunne ønske at spise dem,” forklarer Knud Jønsson.
Fuglene har gjort giften til deres egen
I biologien skelner man mellem to måder, dyr kan gøre brug af gift på. Der er giftige dyr, som selv producerer giften i kroppen, og så er der dyr, der optager giften fra deres omgivelser. Fuglene tilhører ligesom frøerne den sidste kategori og begge menes at få deres gift fra noget af den føde, de indtager. Biller, der indeholder giften er blevet fundet i maven på nogle af fuglene, men kilden til giften mangler fortsat at blive egentligt fastslået.
Men hvordan er det overhovedet muligt for fuglene at have giften i kroppen uden selv at tage skade af det? Det har forskerne undersøgt med inspiration fra pilegiftfrøerne, som har nogle muterede gener, der forhindrer giften i at holde natrium-kanalerne åbne, og dermed forhindrer kramperne.
Konvergens er, når organismer fra forskellige udviklingslinjer bliver udsat for lignende vilkår for overlevelse over lang tid og derfor tilpasser sig på samme vis.
I tilfældet med Ny Guineas giftige fugle ligger den fælles forfader til dem og de sydamerikanske pilegiftfrøer langt tilbage - ca. 300 mio. år. De har også begge slægtninge uden egenskaben. Og mutationerne i arterne er desuden sket i samme område af skeletmusklernes natrium-kanaler, men er ikke identiske.
Den nye forskning viser dermed, at deres evner til at modstå Batrachtoxin-giftarterne er opstået på lignende måder, men uafhængigt.
Andre eksempler på konvergens i biologien er formen på hajer og delfiner eller ligheden mellem menneskers øjne og blæksprutters. Eller vingerne på fugle, flagermus og insekter.
Midt i en af verdens mest uberørte og ufremkommelige jungler spænder de 10 meter lange net ud imellem pæle. I lejren ved siden af står et par telte. De hugger nogle småstammer til med macheter og samler dem til et lille vakkelvornt bord, hvor et par forskningsremedier kan stå i ly fra regnen under den medbragte presenning.
”Livet som fugleforsker i Ny Guinea er ikke ligefrem komfortabelt. Det er varmt, vådt og til tider angstprovokerende. Er man ikke forberedt og har sine aftaler på plads med de lokale, er det decideret farligt,” fortæller Knud Jønsson fra Statens Naturhistoriske Museum.
Inden deres rejse fik forskerne et national tilladelse til at bedrive forskning i landet, men da Papua New Guineas stat ikke ejer landet i skovene, var det helt afgørende at få kontakt med de lokale i Saruwaged bjergene, den del af regnskoven, hvor feltstudiet skulle foregå, og forhandle en aftale og accept på plads. Dette arbejde blev også faciliteret af New Guinea Binatang Research Centre, som har veletablerede forbindelser med mange landsbyer i det nordlige Papua Ny Guinea.
Derefter var det afsted.
”Da vi landede med det lille propelfly på en streg af jord i midten af det hele, langt fra alting, var det bare frem med macheterne og i gang med at hakke stier gennem junglen sammen med en gruppe lokale hjælpere, fortæller Kasun Bodawatta.
”Det er seje folk, og så længe man følger deres måder og passer på ikke at genere ånderne, er de rigtig søde. Den måde de bevæger sig gennem skoven i bare tæer er så imponerende. Kasun og jeg væltede rundt og faldt over rødder - så klodsede med vores store støvler, griner Knud Jønsson.
Trods aftalen med den lokale stammelandsby var de, på grund af deres erfaring, stadig på vagt i lejren.
”Vi har tidligere oplevet at 10 mænd fra nabolandsbyen pludselig stod i lejren med macheter - sådan nogle kan bruges omtrent lige effektivt på vegetation og på mennesker, og bliver det regelmæssigt der. De var vrede og havde en helt anden opfattelse af, hvor skellet mellem landsbyernes områder lå, end lederne i den stammelandsby, som vi havde lavet aftalen med,” fortæller Knud Jønsson fra Statens Naturhistoriske Museum.
Derfor er de lokale samarbejdspartnere altid med. De hjælper til med det praktiske og forskerne kan omvendt give dem yderligere viden om naturen, men en vigtig grund til de er der, er også at legitimere at forskerne er i skoven. Hvis der er tvivl om den, kan det hele ende grueligt galt.
Regnskoven er fyldt med små landsbyer beboet af en mangfoldighed af stammefolk, som ofte bekriger hinanden. For 50 år siden havde de krige involveret kannibalisme. Og selvom Papua New Guinea officielt har gjort op med traditioner for at spise mennesker for et halvt århundrede siden, er der flere eksempler på ex-kannibaler, der træder ved siden af loven.
”Hvad der sker i skoven ved regeringen jo ikke så meget om. Det øger da spændingen. Det er grundlæggende en speciel oplevelse at bedrive forskning i en sammenhæng, hvor man skal have så relativt meget fokus på sikkerhed. Men selvom det kan være hårdt, så er det også alt det man drømmer om, som biolog,” lyder det fra Knud Jønsson.
”Så det var nærliggende at undersøge, om fuglene havde mutationer i de samme gener som frøerne, og interessant nok, så er svaret både ja og nej. Fuglene har mutationer i området, der regulerer natrium-kanalerne, og som vi forventer kan give dem den her egenskab til at tåle giften, men det ikke helt de samme steder som frøerne,” siger Kasun Bodawatta.
Han fortsætter: ”At finde de her mutationer, der kan reducere bindingen af Batratotoxin, i giftige fugle, og i de samme områder som hos pilgiftsfrøerne, er ret cool. Det viser, at for at tilpasse sig denne Batrachotoxin-livsstil, har du brug for en form for tilpasning i natrium-kanalerne."
Undersøgelser af fuglene viser altså, at nervegiften ligner de sydamerikanske pilegiftfrøers, men at fuglene har udviklet deres resistens og evne til at bære den i kroppen uafhængigt af frøerne. Et eksempel på det, der i biologien kaldes konvergens.
Anvendelighed trods grundforskning
Der er tale om grundforskning, der primært vil bidrage til en bedre forståelse af fuglene i Ny Guinea, og hvordan forskellige dyrearter kan tilegne sig giftresistens og siden gøre giften til et forsvarsværk.
Men der er faktisk perspektiver for forskningen, der kan komme helt almindelige mennesker til gavn. Giftarten, som fuglene har mestret, er nemlig nært beslægtet med andre giftstoffer, som den der forårsager skaldyrsforgiftning.
”Vi kan selvfølgelig ikke sige, at den her forskning finder den hellige gral i forhold til skaldyrsforgiftning eller lignende forgiftninger, men det er som al grundforskning en lille brik i et puslespil, der her kan være med til at afdække, hvordan de her toksiner fungerer i cellerne og i kroppen. Og hvordan visse dyrs kroppe har udviklet evnen til at tolerere dem,” siger Knud Jønsson.
Vigtige samarbejdspartnere:
Haofu Hu: tidligere postdoc ved Danmarks Naturhistoriske Museum
Christine Beemelmanns gruppe ved Chemical Biology of Microbe-Host Interactions, Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology e. V., Hans-Knöll-Institutet i Tyskland.
Michael Poulsens gruppe: Sektion for Økologi og Evolution ved Biologisk Institut, Københavns Universitet.
New Guinea Binatang Research Center og alle de lokale feltassistenter.
Kontakt
Kontakt:
Knud Andreas Jønsson
Biolog, Ekstern videnskabelig assistent
Statens Naturhistoriske Museum
Københavns Universitet
kajonsson@snm.ku.dk
Mobil: +4522320463
Kasun Bodawatta
Postdoc
Section for Molecular Ecology and Evolution
Globe Institute
Købehanvns Universitet
bodawatta@sund.ku.dk
Telefon: +4535330646
Kristian Bjørn-Hansen
Journalist og pressekontakt
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet
kbh@science.ku.dk
93 51 60 02
