زومیت/ تکامل مقاومت دربرابر زهر مارها در مارمولک‌های استرالیایی، نمونه‌ای برجسته از سازگاری‌های مولکولی در تعامل میان شکارچی و شکار در فرایند تکامل است.

پژوهشی درباره گونه‌های متنوع سقنقور در استرالیا نشان می‌دهد آن‌ها دست‌کم ۲۵ بار به‌طور مستقل، توانایی مقاومت در برابر زهر مار را تکامل داده‌اند؛ اتفاقی که نشانگر خطرات زیستی قاره استرالیا است. از آنجایی که هر تبار سقنقور این مقاومت را از صفر و از طریق جهش ژنتیکی به دست آورده، همه آن‌ها به بهترین شکل محافظت دست نیافته‌اند، اما برخی حتی دوبار این مقاومت را کسب کرده‌اند.

حدود ۲۴ میلیون سال پیش، استرالیا بهشت سقنقورها بود تا اینکه کفچه‌ماران (Elapidae) ظاهر شدند. به‌گفته‌ی پروفسور برایان فرای از دانشگاه کوئینزلند، مارمولک‌های سقنقور از نظر رفتاری و شیمیایی کاملاً بی‌دفاع و بی‌تجربه بودند. بسیاری از گونه‌ها احتمالاً منقرض شدند و بقیه با بهبود توانایی فرار و پنهان شدن از شکارچیان جدیدشان زنده ماندند.بااین‌حال، فرای و همکارانش در مطالعه روی صدها گونه سقنقور باقی‌مانده، دریافتند که ۲۷٫۵ درصد از آن‌ها دارای عناصری از مقاومت دربرابر آلفا نوروتوکسین (نوعی سم عصبی) هستند که قوی‌ترین بخش زهر این مارها محسوب می‌شود. این سم، نیکوتینیک استیل‌کولین را هدف قرار می‌دهد؛ گیرنده‌ای که به‌گفته فرای، معمولاً هدف نوروتوکسین‌هایی است که به آن متصل می‌شوند و ارتباط میان عصب-عضله را مسدود می‌کنند؛ درنتیجه فلج سریع و مرگ را به‌دنبال دارند.

مقاومت سقنقورها از جهش تصادفی واحدی که نسل‌های بعدی را نجات داده باشد، سرچشمه نگرفته است. پژوهشگران دریافتند که جهش‌های ایجادکننده مقاومت در مارمولک‌های مورد مطالعه، حداقل ۲۵ بار به‌طور مستقل پدید آمده‌اند.جهش‌های مقاوم‌کننده در برابر زهر مارها، اسیدهای آمینه باردار مثبت تولید می‌کنند. از آنجا که بار مثبت برای اتصال سم به گیرنده حیاتی است، وجود بار مثبت اضافی باعث می‌شود اتصال سم ضعیف‌تر شود و در نتیجه زهر تاثیر کمتری داشته و کمتر کشنده باشد.

فرای برخی سقنقورها را که در موقعیت ۱۸۷ توالی ژنتیکی آن‌ها رمز اسیدآمینه آرژینین جایگزین شده است، برندگان بخت‌آزمایی ژنتیک توصیف می‌کند و می‌گوید: «آزمایش‌های عملکردی ما تأیید کرد که مارمولک سقنقور گونه Bellatorias frerei دقیقا همان جهش مقاوم‌کننده‌ای را به دست آورده که به گورکن عسل‌خوار، مقاومت مشهورش را در برابر زهر مار کبرا می‌دهد. مشاهده تکامل مقاومتی یکسان در مارمولک و پستاندار واقعاً شگفت‌انگیز است. تکامل بارها به یک هدف مولکولی شلیک کرده است.»

جالب‌تر اینکه جهش یادشده همان چیزی است که مارها خودشان برای مقاومت در برابر زهرشان چه در نبرد با رقیب یا نیش خودشان تکامل داده‌اند. دکتر اوتپالا چاندراسکارا، نویسنده نخست مقاله می‌گوید: «شگفت‌انگیز است که تغییر بسیار کوچکی در یک پروتئین می‌تواند هنگام روبه‌رو شدن با شکارچی بسیار سمی سرنوشت‌ساز باشد.»

برخی جهش‌ها در مکان‌های دیگر، مقاومت ضعیف‌تری ایجاد می‌کنند، اما همچنان به برخی مارمولک‌ها کمک می‌کنند از گزش جان سالم به در برند و این ویژگی را به نسل بعد منتقل کنند. بعضی از مارمولک‌ها بعداً جهش دومی نیز در جای دیگری از ژنوم به دست آورده‌اند و گاهی دو جهش با اثر کم می‌توانند در کنار هم اثر بسیار بیشتری داشته باشند.

حتی جهش در یک مکان واحد نیز گاهی مستقل از هم رخ داده است. برخی مارمولک‌ها دارای جهش یکسان، خویشاوند نزدیک نیستند، بنابراین آن جهش را از جد مشترک به ارث نبرده‌اند و جداگانه تکامل داده‌اند.

در این رقابت تکاملی، مارها هم دست روی دست نگذاشته‌اند و زهرهای پیچیده‌ای تکامل داده‌اند. فرای می‌گوید از آنجا که جهش‌های موجود تنها می‌توانند اتصال سم به یک ناحیه مشخص از گیرنده را مهار کنند، سموم مارها تحت فشار انتخابی قرار دارند تا قابلیت اتصال خود را به نواحی دیگر همان گیرنده یا حتی سایر اجزای فیزیولوژیکی بدن طعمه توسعه دهند. این فشار تکاملی به تنوع و پیچیدگی بیشتر در ترکیب و عملکرد زهر مارها منجر می‌شود؛ چرا که آن‌ها برای غلبه بر مقاومت‌های موجود در شکار، باید راه‌های جدیدی برای تأثیرگذاری بر سیستم بیولوژیکی میزبان پیدا کنند.

گرچه پیچیدگی‌های موجود در زهر مارها درمان انسان در موارد گزیدگی را دشوار می‌کند، آلفا نوروتوکسین همچنان بزرگ‌ترین مشکل در بیشتر موارد مارگزیدگی است. فرای توضیح می‌دهد ازآنجا که گیرنده‌ها و عملکردشان در سراسر قلمرو جانوری بسیار محافظت‌شده و مشابه‌اند، هر چیزی که به درک ما از این گیرنده‌ها کمک کند، طراحی پادزهر را بهبود می‌بخشد. امروزه به جای تکیه بر آنتی‌بادی‌های سنتی، تمرکز اصلی بر شناسایی نقاط کلیدی برای طراحی پادزهر است.

پژوهش در مجله‌ی Journal of Molecular Sciences منتشر شده است.