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Les crotales développent un venin plus fort

Les crotales développent un venin plus fort



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J'ai entendu dire que les serpents à sonnettes développent des venins plus puissants, provoquant la mort de plus de personnes chaque année des suites de morsures de serpents à sonnettes.

Mais pourquoi un serpent déjà très venimeux aurait-il besoin de développer des venins plus puissants ? Je veux dire pour les écureuils terrestres résistants au venin, le serpent ne pourrait-il pas attendre plus longtemps ou peut-être frapper plus d'une fois avant de manger ?

Et je pouvais voir cette surcharge de venin dans les prochains siècles. Si les serpents à sonnettes continuent à développer des venins plus forts au rythme où ils le sont, alors les serpents à sonnettes pourraient devenir aussi venimeux qu'un cobra ou pire. Parallèlement à cela, il pourrait secouer de moins en moins jusqu'à ce qu'il cesse d'utiliser le hochet.

Cela est dû au fait que nous développons des antivenins de vipères plus puissants (principalement en injectant du venin de serpent à sonnette, du venin de Copperhead et du venin de Cottonmouth à un animal doté d'un système immunitaire plus fort comme un cheval et après un certain temps, en obtenant les anticorps nécessaires pour l'antivenin ) que les serpents à sonnettes développent des venins plus puissants ?


J'ai trouvé un article qui mentionne le renforcement du venin : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120605102638.htm

C'est peut-être un bonus évolutif. Les serpents avec le venin le plus puissant peuvent laisser moins de survivants, en particulier avec quelque chose comme les humains qui traqueraient un serpent s'ils pouvaient le trouver. Un serpent qui laisse moins de survivants peut mieux s'échapper. Il peut également avoir des chasses plus réussies, ce qui les a peut-être conduits à devenir venimeux au départ.

Contrairement à la course aux armements des antibiotiques contre les bactéries, il est peu probable que les sérums antivenimeux soient à l'origine de serpents plus dangereux.

En ce qui concerne "des siècles à partir de maintenant", nous ne pouvons vraiment pas émettre l'hypothèse qu'un venin plus puissant continuera d'être un trait évolutif plus utile. Un venin plus puissant n'a pas une efficacité continue à l'infini. Après un certain point, tout ce qui est mordu n'est plus mort avec un poison plus fort.


Le venin potentiellement mortel des serpents à sonnettes de Mojave est plus répandu que prévu

Le serpent à sonnettes de Mojave, vivant dans les déserts du sud-ouest des États-Unis et du centre du Mexique, se caractérise par son venin mortel qui peut soit fermer votre corps, soit attendrir vos entrailles. Les chercheurs de l'Université de Clemson disent lequel dépend de l'endroit où vous vous trouvez.

Sur la base de la documentation sur les morsures de serpents de Mojave remontant aux années 1920, on pensait que ces vipères redoutées n'avaient que du venin neurotoxique, un cocktail d'enzymes et de peptides qui perturbe les neurones et paralyse le système nerveux. Cependant, quelques cas étaient curieusement différents, les patients présentant des symptômes tels que des lésions tissulaires, une désorientation et des difficultés à coaguler le sang. Après plusieurs décennies d'enquête, les scientifiques ont plus tard attribué ces symptômes à un deuxième type de venin chez le serpent à sonnettes de Mojave : hémorragique, qui agit en détruisant les tissus du corps.

Pour découvrir quel type de venin se trouve où, les herpétologues - les scientifiques amoureux des amphibiens et des reptiles - ont collecté des données sur les serpents à sonnettes de Mojave dans le sud-ouest. Cependant, ce n'est qu'une publication récente du chercheur postdoctoral du Clemson College of Science Jason Strickland et du professeur de sciences biologiques Christopher Parkinson que l'étendue de la distribution a été mieux comprise. Leurs résultats montrent une variabilité particulière dans l'espèce.

"Avant cet article, la communauté" herp " pensait que le venin hémorragique était vraiment rare et ne se trouvait qu'à un endroit en Arizona et à un endroit au Mexique, mais nous montrons qu'il se trouve à plusieurs endroits dans la distribution du serpent ", a déclaré Strickland. "Il y a eu quelques cas où les individus de notre échantillon avaient les deux types de venin, qui, selon nos données, sont des hybrides."

Cette préservation de plusieurs types de venins au sein d'une même espèce défie les attentes de la science. Les principes de la sélection naturelle - "la survie du plus apte" comme on l'appelle familièrement - prédiraient que l'un des types de venin se fixerait et que l'autre diminuerait lentement au cours de plusieurs générations. Le venin qui l'emporte dépend du type - hémorragique ou neurotoxique - qui convient le mieux au serpent à sonnettes de Mojave alors qu'il chasse ses proies dans le désert aride. Pourtant, ce n'est pas ce qui se passe.

La découverte est rendue plus particulière par les résultats d'une étude de l'été 2018 qui a découvert quatre lignées génétiquement distinctes de crotales de Mojave dans le sud-ouest des États-Unis et le centre du Mexique, ainsi que des preuves que les lignées se reproduisent les unes avec les autres. En plongeant plus profondément dans la sélection naturelle, cet échange de gènes parmi les serpents à sonnettes de Mojave aurait dû réduire la diversité génétique entre leurs lignées, homogénéisant efficacement les types de venin jusqu'à ce que les règles les plus appropriées.

"D'un point de vue évolutif, c'est anormal. Ce n'est pas ce à quoi vous vous attendriez", a déclaré Strickland. "Le flux de gènes devrait empêcher cette variation. Mais même avec la quantité de flux de gènes que nous trouvons dans ces populations, la sélection est suffisamment forte pour maintenir ces types de venin spécifiques dans un environnement très local."

"Ce que nous avons pu montrer, c'est qu'il existe des optima locaux. Au Texas, le type de venin neurotoxique semble être le meilleur pour cette espèce. Mais si nous allons au sud du Mexique ou près de Phoenix, quelque chose dans la nature change, où l'optimum local nécessite un type de venin différent », a déclaré Parkinson, qui occupe un poste conjoint à l'Université de Clemson dans le département de foresterie et de conservation de l'environnement du College of Agriculture, Forestry and Life Science.

Le rôle du public dans la démarche scientifique

La découverte a nécessité une grande collaboration de recherche entre les chercheurs principaux et les étudiants de cinq laboratoires aux États-Unis et au Mexique, en plus de près de 100 scientifiques citoyens que Strickland et ses collègues ont rassemblés via les médias sociaux et les réseaux. En somme, les chercheurs ont collecté 216 serpents à sonnettes de Mojave pour leur étude en Californie, en Arizona, au Nouveau-Mexique, au Texas et au Mexique. Il s'avère que la communauté "herp" est forte, avec des passionnés de serpents de tous les jours désireux d'aider les chercheurs pour l'amélioration de l'espèce de serpent.

L'équipe a rencontré certains de ces "herpeurs" lors d'une conférence annuelle de l'ouest du Texas appelée SnakeDays - dirigée par l'enthousiaste Jeff Adams - qui réunit des citoyens intéressés par les reptiles, ainsi que des universitaires, des agents chargés de l'application des lois sur les poissons et la faune et des photographes "herp". pour célébrer et collecter des fonds pour la conservation de la diversité de la faune.

"En s'appuyant sur les gens de SnakeDays, ce qui aurait pris 10 à 20 ans à Jason et Chris pour étudier a ensuite été achevé en quelques années seulement", a déclaré Adams. « Il est beaucoup plus efficace pour les professionnels scientifiques de s'appuyer sur les citoyens en dehors de leurs limites de recherche, car les citoyens en savent plus sur la recherche de la flore et de la faune locales. peuvent mieux utiliser leur financement.

C'est l'aspect science citoyenne, ainsi que "l'aspect éducatif des étudiants diplômés et des post-doctorants travaillant au-delà des frontières", que Parkinson retient de cette étude.

"La science est vraiment importante, sans aucun doute, mais la recherche collaborative et la science citoyenne sont si importantes pour faire avancer la science. Il ne s'agit plus seulement d'un universitaire geek assis dans une pièce, il s'agit de la façon dont la recherche affecte les gens", a déclaré Parkinson.

Une espèce venimeuse d'importance clinique

Moins de 1% de la population américaine est mordu par un serpent venimeux chaque année, et encore moins meurent de leurs symptômes. Pour les quelques malchanceux qui sont mordus, connaître la répartition des serpents à sonnettes de Mojave peut conduire à de meilleurs résultats de traitement. Si les médecins savent quel type de venin persiste dans leur région, ils peuvent administrer le traitement approprié de manière plus stratégique.

"Ces auteurs ont publié l'étude la plus approfondie de l'un des serpents les plus importants d'un point de vue médical en Amérique du Nord, offrant de nouvelles perspectives provocantes et de nouvelles découvertes surprenantes", a déclaré Sean Bush, herpétologiste clinicien à l'Eastern Carolina University. "Ce travail permet de comprendre comment et pourquoi le venin varie, ce qui se traduit cliniquement par une base pour le développement d'anti-venin, le choix des médicaments et la gestion médicale adaptée des morsures de serpent."

Pour les scientifiques, l'étude de l'équipe indique que le serpent à sonnettes de Mojave est une espèce modèle fascinante pour la génétique des populations et les études évolutives. Qu'il soit lié à une proie, à l'environnement ou à un changement alimentaire au cours du développement, pourquoi le serpent à sonnettes de Mojave remet-il en question les prédictions de la science ? Quel est le mécanisme ?

Les futures recherches du laboratoire de Parkinson ont l'intention d'examiner ces questions à travers des études sur l'évolution du venin chez les espèces de serpents du Nouveau Monde.


Comment les serpents à sonnettes ont obtenu et perdu leur venin

Il y a des millions d'années, alors que l'arbre généalogique des serpents poussait de nouvelles branches, l'ancêtre des serpents à sonnettes modernes était doté d'un arsenal génétique d'armes toxiques, notamment des gènes de toxines qui empoisonnent le sang, des toxines qui endommagent les muscles et des toxines qui affectent le système nerveux, une équipe de recherche dirigée par Sean B. Carroll à l'Université du Wisconsin-Madison a appris.

Mais dans une période d'évolution relativement courte, alors que ce membre se ramifiait davantage, les serpents à sonnettes comme les Diamondbacks de l'Est et de l'Ouest d'Amérique du Nord ont complètement perdu leurs gènes de neurotoxine, conservant à la place ceux des toxines qui endommagent les muscles et les vaisseaux sanguins de leurs proies. Pendant ce temps, le serpent à sonnettes de Mojave a conservé la neurotoxine et a perdu certains autres gènes. Leur étude est publiée dans la revue Biologie actuelle.

"Nous exploitions l'enregistrement ADN pour obtenir des informations sur le fonctionnement de l'évolution", explique Carroll, professeur de biologie moléculaire et de génétique à l'UW-Madison et vice-président de l'enseignement des sciences au Howard Hughes Medical Institute (HHMI). "Regarder ces serpents, qui sont relativement jeunes en termes de temps d'évolution, et voir des différences aussi dramatiques dans qui a-quoi génétiquement est vraiment surprenant. Ces types de changements génétiques ne se produisent généralement pas à cette échelle de temps, pour cette mesure."

Avec Elda Sanchez, collaboratrice du National Natural Toxins Research Center et du département de chimie de la Texas A&M University-Kingsville, et des collègues du HHMI, les chercheurs postdoctoraux de l'UW-Madison Noah Dowell et Matt Giorgianni se sont mis au travail pour retracer l'origine génétique et l'évolution des toxines du serpent à sonnettes. .

Pour ce faire, ils ont examiné le code génétique des membres de la famille des crotales et reconstitué leur histoire évolutive. Ils ont découvert que les gènes des neurotoxines ont évolué il y a environ 22 millions d'années, avant l'apparition des premiers serpents à sonnettes, il y a 12 à 14 millions d'années.

"Les serpents ont présenté ce problème vraiment intéressant dans la mesure où vous avez toutes ces différentes espèces de serpents à sonnettes qui sont arrivées dans le Nouveau Monde relativement récemment, et elles se sont considérablement développées et diversifiées", explique Giorgianni. "Pour les biologistes de l'évolution, c'est vraiment intéressant. Nous étions curieux de savoir comment les composants de leur venin ont changé si rapidement au fil du temps."

Ainsi, ils ont étudié les branches individuelles de l'arbre généalogique du serpent à sonnette. Ce qu'ils ont trouvé les a surpris et a remis en cause toutes leurs hypothèses initiales : les serpents à sonnettes ont rapidement développé une grande variété de différences par la perte de gènes, entraînant des nombres et des types de gènes de venin variables.

Chaque lignée de serpent à sonnettes a supprimé deux à quatre gènes de venin entiers par rapport à leur ancêtre commun, tout en conservant les gènes pour seulement un sous-ensemble de types de venin. Le sous-ensemble de gènes retenu par chaque espèce de serpent varie. De plus, seuls deux des sept gènes de venin de pleine longueur d'origine sont partagés entre le serpent à sonnettes de Mojave, le Western Diamondback et le Eastern Diamondback.

"Beaucoup de gènes sur lesquels nous avons travaillé en laboratoire sont des gènes incroyablement conservés à travers l'histoire et qui ont très peu changé en un demi-milliard d'années, que ce soit en nombre ou en caractère", explique Carroll. "Cette perte globale est inhabituelle. Ce n'est pas seulement une variation ordinaire et ordinaire."

Chez la plupart des espèces étudiées, les gènes qui ne sont plus nécessaires persistent généralement longtemps dans le génome, finissant par se dégrader. Par exemple, dans le génome humain, nous voyons encore les vestiges de la grande famille de gènes des récepteurs olfactifs qui ont donné à nos ancêtres évolutionnaires un sens aigu de l'odorat, même si les humains ne comptent plus sur eux.

Cela a laissé les chercheurs se demander: "Comment avez-vous ces armes très différentes et comment ont-elles évolué si rapidement et si différemment?" dit Dowell. Pourquoi les serpents ont-ils complètement supprimé les gènes d'une variété de toxines ?

Giorgianni et Dowell ont travaillé sans relâche pour déterminer ce qu'ils appellent "l'ordre de naissance" des gènes de la toxine à apprendre juste quand ils se sont présentés pour la première fois et quand chaque serpent à sonnette les a supprimés. Si les gènes étaient un long train, cela reviendrait à déterminer l'ordre dans lequel les voitures du train étaient à l'origine liées et quand chaque serpent à sonnette a perdu des voitures individuelles dans le train.

Ils ont appris que les Diamondbacks de l'Ouest et de l'Est ont supprimé indépendamment les gènes de neurotoxine il y a environ 6 millions d'années, tandis que le serpent à sonnettes de Mojave a perdu son gène de toxine musculaire il y a environ 4 millions d'années.

Fait important, les chercheurs ont également appris comment cela s'est produit.

Les gènes qui fabriquent les protéines de la toxine se trouvent dans un complexe qui contient un type de séquence génomique appelée élément transposable. Les éléments transposables sont constitués des mêmes lettres nucléotidiques qui définissent tout le matériel génétique, mais ne codent parfois que pour les gènes qui conduisent aux protéines. Cependant, ils facilitent la duplication des gènes au sein du complexe et la suppression des gènes.

"Vous pouvez imaginer un processus vraiment rapide et dynamique chez les serpents à sonnettes, où tout ce locus (étirement d'ADN) est en quelque sorte une respiration - une expansion et une contraction", explique Giorgianni. "Cela met vraiment en évidence à quel point cette région génomique est dynamique et aide à mettre en perspective la rapidité avec laquelle ces choses pourraient se produire."

Non seulement cela semble avoir conduit à des différences de venin inhabituelles entre les espèces, mais les chercheurs ont également découvert une variété de gènes au sein des espèces. Dowell et Giorgianni, assistés de Sanchez, ont examiné quatre serpents Western Diamondback et ont examiné leurs complexes de gènes de venin. L'un des serpents avait deux gènes de venin supplémentaires qui manquaient aux trois autres, ainsi que d'autres changements dans le complexe.

"Les amateurs de venin de serpent apprécient depuis longtemps cette variation des types de venin au sein d'une même espèce", explique Dowell. "Personne n'avait fourni d'explication génétique à ce niveau."

Cette explication génétique a finalement été rendue possible grâce à la technologie qui a permis au laboratoire d'effectuer un séquençage de haute qualité de régions spécifiques du génome. Mais les chercheurs ont également examiné des endroits que les biologistes font rarement : des régions du génome qui ne codent pas pour les protéines. Cela leur a permis de scruter une fenêtre évolutive que la plupart des biologistes ignorent, dit Carroll.

« Il y a tellement d'opportunités maintenant de comprendre ce qui se passe et d'étendre ce travail en dehors des serpents pour demander : « Comment fonctionnent les génomes en général ? » », explique Dowell. Les chercheurs ne peuvent pas dire avec certitude pourquoi les serpents se sont débarrassés de certaines de leurs armes, mais sur le plan écologique, ils disent que cela est probablement lié aux circonstances individuelles dans lesquelles chaque espèce s'est retrouvée au fil du temps. Peut-être que leurs proies étaient plus sensibles à un type de venin ou à un autre, ou ont développé des défenses contre un type mais pas un autre.

"Je pense qu'il existe de bonnes preuves dans la nature qu'il y a une course aux armements qui existe généralement entre les prédateurs et les proies", déclare Carroll. "Ces courses aux armements peuvent être assez intenses et similaires à des choses comme les antibiotiques et les bactéries, où vous avez une sorte de pression sélective vraiment forte, de type "faire ou mourir", qui peut accélérer le rythme de l'évolution et intensifier les changements qui se produisent au fil du temps. ."

"C'est le théâtre écologique dans la pièce évolutive et nous regardons le drame se dérouler", ajoute-t-il.

Il est également optimiste que le génome du serpent continuera à raconter des histoires intéressantes. "Nous nous intéressons à la généralité en biologie", dit Carroll. "Vous voulez découvrir de nouveaux phénomènes, de nouvelles règles, de nouvelles idées. Le pari était que les serpents, en raison de leur mode de vie, parce qu'ils fabriquent cette concoction de toxines, pourraient avoir des astuces évolutives que nous n'avons jamais vues auparavant & hellip Il y a d'autres chapitres à se dérouler ici."


Les crotales

les crotales viennent dans différentes variétés et il existe de nombreuses sous-espèces et variations de couleurs. Cependant, une caractéristique qu'ils ont en commun est les hochets articulés sur leur queue. Les crotales sont un groupe de serpents venimeux, des genres ‘Crotalus’ et ‘Sistrurus’. Les serpents à sonnettes appartiennent à la classe de serpents venimeux communément appelés « vipers à fosses ».

Il existe près d'une cinquantaine d'espèces de crotales, avec de nombreuses sous-espèces. Les serpents à sonnettes sont nommés pour le hochet trouvé au bout de leur queue qui est utilisé comme un dispositif d'avertissement lorsqu'il est menacé.

Caractéristiques du serpent à sonnettes

Le plus grand crotale est le crotale de l'Est (Crotalus adamanteus) qui peut mesurer jusqu'à 8 pieds (2,4 mètres) et pèse 4 à 10 livres (1,8 à 4,5 kilogrammes). Le plus petit est le crotale à nez de crête (Crotalus willardi) mesurant 12 pouces (30,5 centimètres) de long et pesant 3 à 4 onces (85 à 113 grammes). La plupart des espèces de crotales mesurent de 61 à 122 centimètres (24 à 48 pouces) de long.

Les serpents à sonnettes ont soit un hochet, soit un hochet partiel fait d'anneaux de kératine imbriqués (le même matériau dont nos ongles sont faits). Lorsqu'ils sont vibrés, les hochets créent un bruit de cliquetis qui met en garde contre les grands animaux à sabots ou les prédateurs. Une autre caractéristique unique est la « fosse » de chaque côté de la tête, un organe sensible à la chaleur pour localiser les proies.

Chaque fois qu'un serpent à sonnette perd sa peau, un nouveau segment de hochet est ajouté. Étant donné que les crotales peuvent perdre leur peau plusieurs fois par an en fonction de l'approvisionnement alimentaire et des taux de croissance et puisque le hochet peut se briser et se brise, il y a peu de vérité à affirmer que l'on peut dire l'âge d'un crotale à partir du nombre de billes dans son hochet. Les serpents à sonnettes nouveau-nés n'ont pas de hochets fonctionnels. Ce n'est qu'après avoir perdu leur peau pour la première fois qu'ils gagnent une perle supplémentaire. La nouvelle perle bat contre la première perle, connue sous le nom de ‘button’, pour créer le son de cliquetis. Les serpents adultes peuvent perdre leurs hochets à l'occasion, cependant, d'autres apparaissent à chaque mue. Si le hochet absorbe suffisamment d'eau par temps humide, il ne fera pas de bruit.

Habitat du serpent à sonnettes

Différentes espèces varient en couleur et en comportement avec leur habitat. Voici trois exemples d'espèces différentes de crotales :

Crotale de diamant rouge (Crotalus exsul ruber) Les plus grandes espèces de serpents de San Diego se trouvent dans les comtés de San Bernardino et de Riverside jusqu'en Basse-Californie, au Mexique. Les crotales à losanges rouges sont communs dans les zones peu développées, en particulier près des affleurements rocheux. La nourriture se compose de tout, des petits lézards aux lapins et aux écureuils.

Crotale du Pacifique Sud (Crotalus helleri) – Aussi appelé crotale de l'Ouest, c'est l'espèce la plus commune et peut être trouvé près des lotissements, des parcs et même de la plage. L'aire de répartition des crotales du Pacifique Sud s'étend de la côte sud de la Californie au nord-ouest de la Basse-Californie, au Mexique, et on les trouve couramment dans les prairies ou les zones de broussailles/prairies de sauge, en particulier près des affleurements rocheux. Comme le crotale rouge, le crotale du Pacifique sud se nourrit principalement de reptiles et de mammifères, ainsi que d'oiseaux.

Crotale moucheté du sud-ouest (Crotalus mitchelli pyrrhus) – Cette espèce est la moins vue du sud de la Californie car elle a tendance à être timide et évite les zones peuplées. Des contreforts des montagnes Cuyamaca aux sommets et aux déserts à l'est, leur habitat préféré est les affleurements rocheux de granit. Ils peuvent s'étendre dans le sud du Nevada, l'ouest de l'Arizona et le nord de la Basse-Californie.

Comportement et régime des crotales

Les crotales ont tendance à chasser au crépuscule. Ils commencent à se déplacer et cherchent un bon endroit pour tendre une embuscade à une souris, un rat, un écureuil terrestre ou un lapin. La langue fourchue des serpents à sonnettes entre et sort, ramassant les particules d'odeur du sol et les passant sur un organe odorant spécial situé dans le toit de la bouche, appelé ‘Jacobson's orgue’.

Le serpent à sonnettes attend que sa proie arrive. Même dans l'obscurité totale, sa proie sera visible pour le serpent. En effet, les fosses sensibles à la chaleur de chaque côté de la tête du serpent détecteront la chaleur de la proie et les nerfs transmettront cette information à la même zone du cerveau qui reçoit les impulsions du nerf optique. Il est exact de dire que le serpent à sonnette peut voir une image thermique de sa proie et il peut frapper dans l'obscurité si la proie est même légèrement plus chaude que son arrière-plan. Les crocs du serpent à sonnette injectent du venin dans sa proie. L'espèce et l'habitat du crotale déterminent la puissance de son venin. Après l'attaque, le serpent fait entrer et sortir sa langue fourchue, ramassant les particules d'odeur du sol pour l'aider à localiser la piste de la proie mourante dans l'obscurité.

Les serpents à sonnettes se nourrissent de rongeurs et d'autres petits animaux, les soumettant avec une morsure venimeuse au lieu de les étrangler. Le venin étourdit ou tue immédiatement les proies typiques des serpents à sonnettes. Un serpent à sonnette suivra une proie qui ne succombera pas rapidement au venin et tentera de s'échapper. Les crotales sont particulièrement connus pour frapper à des distances allant jusqu'aux deux tiers de la longueur de leur corps.

Les crotales sont des proies pour les couleuvres royales, les roadrunners, les cochons, les faucons et les aigles. Les crotales ont également été récoltés pour l'alimentation humaine.

Reproduction de serpent à sonnette

Les crotales ne pondent pas d'œufs dans les nids. En fait, ils donnent naissance à des jeunes vivants. Ce type de reproduction est dit ovovivipare. Les crotales femelles ne se reproduisent qu'une fois tous les deux ans et portent les œufs à l'intérieur de leur corps pendant environ 90 jours. Les jeunes crotales sont presque indépendants quelques minutes seulement après leur naissance et, chez certaines espèces, leur venin est plus toxique que celui des adultes. À une à deux semaines, ils perdent leur peau et le premier segment de leur hochet est créé (cela se produit à chaque fois qu'ils perdent leur peau).

Venin de serpent à sonnettes

Lorsqu'une morsure de crotale se produit, la quantité de venin injectée ne peut pas être évaluée facilement. Les symptômes et l'enflure peuvent survenir rapidement, cependant, dans certains cas, des heures peuvent s'écouler avant que des effets graves n'apparaissent.

Une attention médicale rapide est essentielle et le traitement nécessite généralement un antivenin/antivenin pour bloquer la destruction des tissus, les effets nerveux et les troubles de la coagulation sanguine courants avec le venin de serpent à sonnette. La plupart des experts médicaux recommandent de maintenir la zone de la morsure en dessous du niveau du cœur. Il est important de garder une victime de morsure de serpent calme afin d'éviter d'augmenter son rythme cardiaque et d'accélérer la circulation du venin dans le corps.


BmooMPα-I (Bothrops moojeni)

Tatiana de Arruda Campos Brasil de Souza , . Mario Tyago Murakami , dans Manuel des enzymes protéolytiques (troisième édition) , 2013

Nom et histoire

Le venin de serpent est un mélange de composés bioactifs qui interfèrent dans divers systèmes physiologiques et peuvent entraîner l'affaiblissement de la victime ou la mort [1] . Parmi une variété d'enzymes rencontrées dans les venins de serpents, les métalloprotéinases sont considérées comme représentant les toxines clés dans la pathogenèse induite par le venin [2] . Ces enzymes sont synthétisées en tant que précurseurs dans le cytoplasme des cellules sécrétoires et subissent un traitement protéolytique lors de la libération du contenu des vésicules sécrétoires matures dans la lumière de la glande à venin [2] .

Les métalloprotéinases de venin de serpent (SVMP) vont de 20 à 100 kDa et ont été regroupées en 4 classes en tenant compte de leur structure primaire et de l'organisation de leur domaine : la classe PI comprend les enzymes qui ne contiennent qu'un domaine catalytique dépendant du zinc. Les membres de la classe P-II contiennent un domaine de désintégrine en plus du domaine catalytique classe P-III comprend l'enzyme P-II et le domaine riche en cystéine et la classe P-IV a un domaine de type lectine supplémentaire lié par des liaisons disulfure à un SVMP P-III [3] . Une nouvelle classification a été proposée sur la base de la capacité des SVMP P-II et P-III à former des dimères et ils sont considérés comme appartenant aux PI, P-IIa et P-IIb, P-IIIa et PIIIb, et P-IV classes [2,3] .

La plupart des SVMP présentent une activité hémorragique en raison de leur action protéolytique sur toutes les protéines majeures de la matrice extracellulaire (MEC) [4-6] , et il existe une corrélation positive entre l'activité protéolytique et leurs pouvoirs hémorragiques. Typiquement, les SVMP appartenant à la classe IV sont plus puissants que les autres classes [4,7] . Au-delà de leur fonction intrinsèque en tant que facteurs hémorragiques, l'agrégation plaquettaire, les effets apoptotiques et pro-inflammatoires ont également été attribués aux (SVMP) [3] .

Malgré le fait que les SVMP de classe P-I ne contiennent que le domaine catalytique, ces toxines présentent une grande variété d'effets physiologiques dont beaucoup interfèrent directement ou indirectement avec le bon fonctionnement du système hémostatique. Un certain nombre de données fonctionnelles et structurelles ont été rapportées, mais la base moléculaire de leurs activités pharmacologiques n'est toujours pas claire. La compréhension du mécanisme d'action de ces composants de venin sera déterminante pour étendre leurs applications dans les études du système hémostatique et pour comprendre la base moléculaire de la fonction de protéines mammifères similaires.

BmooMPα-I est un SVMP de classe P-I non hémorragique isolé du venin de Bothrops moojeni.


Crotale diamantin de l'Est

Le crotale diamantin de l'Est peut être gris noirâtre, vert olive ou gris boueux. La lumière réfléchie par les écailles carénées de ce serpent rend sa peau terne plutôt que brillante. Sa queue est généralement d'une teinte différente de celle de son corps, allant du brun au gris et baguée d'anneaux sombres.

Cette espèce est facilement identifiable par le motif en forme de losange le long de son dos (la source de son nom commun), ainsi que par la bande noire distinctive qui couvre ses yeux, délimitée par deux lignes pâles. Il a des pupilles verticales ressemblant à celles d'un chat et il y a une grande fosse entre la narine et l'œil de chaque côté de son visage.

Les crotales à dos diamanté de l'Est sont bien connus pour leurs hochets et leurs morsures douloureuses et venimeuses, qui peuvent être mortelles pour l'homme. La toxine contenue dans leur venin, appelée hémotoxine, tue les globules rouges et endommage les tissus. Cela dit, les décès humains dus aux morsures de serpent à sonnettes sont rares, car l'antivenin est disponible dans toute son aire de répartition.

Les crotales de l'Est sont endémiques du sud-est des États-Unis. On les trouve dans les pinèdes de Floride, les plaines côtières de la Caroline du Nord et le sud du Mississippi jusqu'à l'est de la Louisiane.

Ils préfèrent les garrigues, les forêts côtières, les îles-barrières et les bois plats de pins et de wiregrass. Ils peuvent être trouvés dans des zones légèrement plus humides, telles que les prairies ou les savanes humides et autour des bordures des zones humides. Les fermes abandonnées ou les champs envahis par la végétation près des forêts de pins sont également susceptibles d'avoir des crucifères de l'Est.

Bien qu'ils aient tendance à ne pas préférer les zones humides, ces serpents sont des nageurs habiles et nageront occasionnellement dans l'eau salée entre les barrières de corail et le long des bords des marécages.

Les Diamondbacks sont des prédateurs embusqués, à l'affût à côté de bûches ou près des racines d'arbres tombés pour qu'une proie se présente. Ils se nourrissent principalement de petits mammifères et mangent également des oiseaux. Les jeunes mangent des rats et des souris, tandis que les adultes préfèrent des proies plus grosses, comme les lapins et les écureuils. Ils localisent leurs proies par leur odeur, ainsi que par la détection des ondes infrarouges, ou de la chaleur, émises par un animal à sang chaud.

Ce crotale peut frapper jusqu'aux deux tiers de la longueur de son corps. Par exemple, un serpent de 6 pieds pourrait frapper jusqu'à une distance de 4 pieds. Il a tendance à libérer beaucoup de venin à chaque morsure, ce qui en fait un serpent très mortel. Après avoir frappé, le Diamondback libère sa proie, la laissant ramper pour mourir. Le serpent poursuit sa mise à mort et le mange une fois qu'il est mort.

Les crotales adultes de l'Est n'ont pas de prédateurs naturels, mais les jeunes crotales en ont beaucoup, notamment des porcs, des renards gris, des buses à queue rousse et des couleuvres royales, ainsi que d'autres mammifères carnivores, des rapaces et des serpents.

Les Diamondbacks sont pour la plupart solitaires. Pendant la saison des amours, cependant, les mâles se disputent les femelles reproductrices en affirmant leur domination. Ils soulèvent le devant de leur corps, s'entrelacent, puis essaient de se jeter au sol en poussant avec leur corps et leur cou.

Ces serpents s'accouplent à la fin de l'été et à l'automne, donnant naissance six à sept mois plus tard. Six à 21 serpents naissent vivants, après l'éclosion d'œufs dans le corps de la mère. La mère accouche dans une retraite, comme un terrier ou une bûche creuse.

Au moment de la naissance, les bébés serpents mesurent 15 pouces de long et ressemblent aux adultes en termes de couleur et de motif. La queue d'un nouveau-né se termine par un "bouton" lisse qui deviendra le site d'un futur hochet. Chaque fois que le jeune serpent mue, une autre section imbriquée est ajoutée à la queue pour former le hochet. Lorsqu'un serpent à sonnettes fait vibrer sa queue, ces segments cliquent ensemble et produisent un bourdonnement.

Le dos des crucifères est crépusculaire, ou plus actif le soir et tôt le matin. La plupart de son activité se déroule au niveau du sol, mais en de rares occasions, il grimpe à quelques mètres du sol dans les buissons à la poursuite de proies.

Dans les régions aux hivers froids, les crucifères hibernent dans des terriers de tortues ou de mammifères, des rondins creux, des souches ou parmi les racines des arbres. Par une journée d'hiver plus chaude, ils peuvent sortir de leurs sites de repos pour se prélasser.

Bien que cet animal soit considéré comme une espèce moins préoccupante, les conditions sur le terrain suggèrent qu'il pourrait être en difficulté. L'utilisation des terres dans l'aire de répartition de ce serpent, comme la conversion de l'habitat du pin des marais pour l'usage humain, diminue la quantité d'habitat convenable. La conversion à grande échelle de l'aire de répartition du Diamondback comprend le développement des plantations, de la sylviculture et de l'agriculture, ainsi que l'expansion des centres urbains et suburbains.

Le commerce de la peau de serpent encourage la compétition annuelle pour la collecte de serpents à sonnettes en Alabama et en Géorgie. Mettre du gaz toxique dans des terriers de tortues gopher où ces serpents hibernent pendant l'hiver est une tactique de chasse courante. Cela tue non seulement les serpents, mais affecte également d'autres espèces de la flore et de la faune à l'intérieur des terriers. Le gazage des terriers est désormais illégal en Floride et en Géorgie, mais il n'y a pas de réglementation sur les captures sauvages.

La rafle officielle tue environ 2 000 Diamondbacks de l'Est chaque année, et les chasseurs gèlent les serpents jusqu'à ce que leurs corps puissent être récupérés pour leur peau. Dans l'ensemble, le commerce de la peau de serpent pourrait représenter jusqu'à 20 000 décès de Diamondback par an dans son aire de répartition. Ces pratiques exercent une pression importante sur les populations de serpents à sonnettes sauvages.


Venin de serpent à sonnettes : doux, moyen et méchant chaud

Lézards anoles bruns (Anolis sagrei) sont une espèce envahissante en Floride, où les serpents à sonnettes pygmées s'en nourrissent. Une nouvelle étude de l'Ohio State University a révélé une grande variabilité dans la puissance du venin parmi les crotales vivant dans la même région. Crédit : Peter May

In a surprising evolutionary twist, a new study suggests that while one rattlesnake may routinely feast on lizard meat, its seemingly identical neighbor snake might strike and strike and never kill its would-be reptilian prey.

The first-of-its-kind research reveals significant venom variation within populations of Florida pygmy rattlesnakes, showing that effectiveness against one type of prey differs widely among individuals and opening up questions about why this variation exists. The study, led by evolutionary biologists at The Ohio State University, appears online today (Feb. 6, 2019) in the journal Biology Letters.

Scientists have long understood that these types of differences existed between different populations of snakes of the same species—and that made good intuitive sense, because they were living in different environments, with different dietary options at the ready.

But to find widespread variability between individual members of a group of snakes born and bred in the same area is perplexing—and also exciting—from a scientific perspective, said H. Lisle Gibbs, the study's senior author and an Ohio State professor of evolution, ecology and organismal biology.

"We found differences within the same population that were almost four times greater than differences in toxicity between snakes from different regions. To my knowledge, nobody has ever documented anything like this before—we've all been focused on the snakes from different populations living in different habitats," Gibbs said.

To study potential venom toxicity differences, the researchers first sampled venom from 32 pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius), most of which were found within about 60 miles of one another in Florida. Then, they compared the effects of each snake's venom on lizards collected in the same area.

Lizards represent about a quarter of the diet of these snakes in Florida. They also favor frogs and some small mammals. The researchers intentionally chose brown anole lizards (Anolis sagrei) as their model prey because they are an invasive species in Florida, meaning they are not native to the area. They are, however, comparable to one of the snakes' common native prey species, the green anole (Anolis carolinensis).

First-of-its-kind research has found that pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius) living in the same population have significant venom variation. Effectiveness against one type of prey differs widely among individuals, opening up questions about why this variation exists. Credit: Peter May

In some cases, an individual rattler's venom would prove deadly to most lizards. But venom from other snakes from the same area was lethal to only a few—or not lethal at all.

One big question the researchers are left with is how the toxicity of the snakes' venom would vary on another prey species.

"It could be that the snakes that aren't good at killing these lizards are great at killing other prey, such as frogs. We just don't know," Gibbs said.

"Another big question from an evolutionary perspective is 'Why aren't they good at killing everything all the time?'"

Gibbs said that producing the proteins found within venom takes a lot of energy, and it could be that different snakes' energy has been devoted to toxicity against different types of prey.

"This is a whole new way of looking at how evolution operates on venom that we haven't considered. There's a new act in this evolutionary play that we didn't know about until now."

Aside from broadening scientific understanding of evolution, this work could one day help inform efforts to develop drugs based on venom—an area of pharmaceutical research that has already shown benefit in cardiovascular disease and could prove important in the treatment of pain and neurological disorders, as well as other human diseases, Gibbs said.


Roles and Variation in Snake Venom

Snake venoms vary remarkably in composition. They are generally comprised of multiple proteins serving a wide range of functions. Venom differences are often dramatic within the range of a species. Several rattlesnake taxa, for example, produce a dangerous neurotoxin (Mojave toxin) in one portion of their range and not in other parts. Variation also occurs between individuals within a local population and even within a single snake as it ages. What explains this high amount variation? Is the variation random, as seems to be the case for many biochemical traits (e.g., human blood types), or is it adaptive? Though questions such as these pose a real challenge for us to answer, they fascinate me. I wish I had more time to explore them further, but here I will share what few insights I have learned from several interesting studies.

Adaptive variation of venoms | Distribution of Mojave Toxin

If variation among snake venoms is adaptive, then the venom must serve specific functions-or biological roles-that are subject to selective forces in the environment. What are the biological roles of venom? For snakes, we can view the functions of their venom from two broad contexts:

Predation - Snake venom can serve the following roles:

  • Rapid immobilization of prey
  • Rapid death of prey
  • Facilitation of prey relocation (for prey released after envenomation)
  • Accelerated digestion of prey (when proteolytic toxins are present)

La défense - Snake venom can serve the following roles:

  • Predator recognition that the snake is dangerous
  • Termination of encounter after painful envenomation

In other animals, venoms can serve these and even additional roles. For example, ants can rely on their venom for communication and the male platypus can use its venom for sexual competition (male-male fighting). The behavioral ecology of venom has largely been neglected!

The changes in venom composition associated with rattlesnake ontogeny (growth) illustrate nicely the adaptive roles that venom serves in snakes. Young rattlers, which possess only a small amount venom, produce a more toxic venom for killing relatively small, easily digested prey. Adults, in contrast, have much more venom available to kill, but because they feed on large, bulky prey that are more difficult to digest, they produce a venom that is less toxic and more proteolytic. Thus, from an ontogenetic perspective, rattlesnake venoms seem especially well-suited to meet the particular needs of the organism at any age. (Curiously, for some species that produce highly neurotoxic venom, toxicity may remain unchanged as the snake grows.)

I am interested in the extent to which snake venoms vary because of selection acting on specific functions of venom. Venom, for example, should be designed to optimally subdue a snake's preferred prey. If the prey species is difficult to kill (e.g., ectotherms, such as frogs and lizards), the venom should be more toxic. If the prey presents more of a challenge to digest (e.g., bulky endotherms, such as rodents and birds), the venom should have greater digestive capacity. As another example, venoms that serve a more defensive role should elicit much stronger pain than venoms used primarily for predation. Spitting cobras illustrate this hypothesis well, as their venoms have toxins that induce substantial pain when sprayed defensively into the eyes of a predator (that attacks to consume the snake) or antagonist (that does not intend to consume the snake). Non-spitting cobras lack these toxins, producing a venom with more toxic and less pain-inducing proteins that better serve a predatory capacity.

One could readily imagine that geographic variation in venom composition is related to diet. Several studies support this view, though they are based on an association of venom constituents or properties with preferred prey types. A more appropriate test of this hypothesis-that venom variation is largely adaptive-would be to examine whether venoms function most effectively when administered against preferred prey.

Relying on tests of function, I have examined the relative killing effectiveness of venoms from different taxa. Clearly, one major role of venom is to kill prey rapidly. However, different venom components may be required to effectively dispatch prey of different species. Several experiments offer the following conclusions:

The venom of the Midget-faded Rattlesnake (Crotalus concolor), when injected in biologically relevant doses (i.e. quantities that snakes actually use when biting), kills both lizards and mice more quickly than venom from the Prairie Rattlesnake (C. viridis). I hypothesized that the highly toxic venom of C. concolor, which contains a neurotoxin homologous to Mojave toxin, would be more effective killing lizards than C. viridis venom. I also hypothesized that C. viridis venom, being more proteolytic (digestive) in composition, would be more effective killing mice. Cependant, C. concolor venom was more toxic for both prey types. La source: unpublished study.

To test adaptive function of venom in a more comprehensive design, I compared the killing effectiveness of three venoms against their preferred prey types. The venoms were from the Cottonmouth (Agkistrodon piscivorus, a fish and amphibian specialist, though it also eats rodents), Rock Rattlesnake (C. lepidus, a lizard specialist that eats other ectotherms and some rodents), and Western Diamondback (C. atrox, a rodent specialist). The three prey types were Frogs (Hyla chrysocoelus), Lizards (Anolis sagrei), and Mice (Mus musculus). For time to prey death following injection of biologically relevant doses, there was a highly significant interaction between venom type and prey species. Frogs were killed most rapidly by Cottonmouth venom, lizards were killed most quickly by Cottonmouth and Rock Rattlesnake venoms (Western Diamondback venom was least effective), and mice were most effectively killed by Cottonmouth and Western Diamondback venoms (Rock Rattlesnake venom was least effective). The statistical outcome supports the hypothesis that venom differences correspond to preferred prey types. La source: unpublished study.

Tests of lethality-primarily the LD50 test in mice-are widely represented as the definitive means for comparing relative lethality of various venoms. However, do LD50 values, obtained from injection of very minute venom quantities (micrograms) usually directly into a vein, correspond to biological reality? Snakes generally inject milligram amounts of venom into a wide range of tissues and/or organs. Previous studies by Harold Heatwole using sea snake venoms injected into various eel species suggested that relative lethality-and even mechanism of prey death-will vary depending on dose. Recent case studies of human envenomation (Sean Bush et al., unpubl. data) suggest that the neurotoxic venom of the Mojave Rattlesnake (C. scutulatus), universally considered to be highly lethal, may actually be less dangerous than the venom of Southern Pacific Rattlesnake (C. helleri), which normally has less-toxic LD50 values. In a simple study that needs to be repeated, I injected biologically relevant doses (mg) of three venom types into the right mid-dorsal region of mice (i.e., where the fangs often penetrate). To my surprise, the venom of C. helleri specimens lacking neurotoxicity actually killed mice significantly faster than the venoms of C. helleri et C. scutulatus specimens having Mojave neurotoxins (see Distribution of Mojave Toxin below for evidence that some C. helleri specimens possess neurotoxicity). This unexpected outcome turns conventional wisdom on its head, suggesting that venoms with Mojave toxin do not necessarily kill prey more rapidly when an appropriate predatory dose is injected. La source: unpublished study.

These studies illustrate the need to take a more ecological approach to the study of venom. Studies based exclusively on mice tell us next to nothing about the functional roles that venom serves. We need instead experiments that test function in actual prey or predators, using venom quantities that approximate the doses that snakes normally inject when feeding or defending themselves. LD50 values (derived from ug venom per g mouse) may model reasonably well the relative lethality of venoms in humans (mg venom per kg human), as the amount of venom injected in each case is very small relative to the victim's mass. However, don't be surprised to learn one day that some venoms may be much more lethal in humans than mouse-derived LD50 values suggest!

Distribution of Mojave Toxin | Adaptive Variation of Venoms

Why do some rattlesnakes have more toxic venoms than others? Why do some have neurotoxins and others lack them? These questions are exceedingly difficult to answer. The highly varied effects of venom on human snakebite victims has generated considerable interest in the biochemical, pharmocological, and toxicological properties of venom. Because we like to simplify things, herpetologists have dichotomized snake venoms into two broad types, despite the fact that individual snakes can have components of both in their venom. The two venom types can be summarized as follows:

Neurotoxic venoms - These venoms consist primarily of neurotoxins that generally cause death by muscle paralysis. Their primary role appears to be producing rapid prey death, especially in prey that are highly resistant to venom (including ectotherms such as fishes, amphibians, and reptiles). In mammals, these proteins appear to be highly toxic (having low LD50 values) but do not inflict much pain.

Proteolytic venoms - These venoms consist of various protein-degrading enzymes that cause a wide range of toxic effects, including those resulting from cytotoxic (cell-destroying), hemotoxic (blood-destroying), myotoxic (muscle-destroying), and hemorrhagic (bleeding) activities. The term “proteolytic” encompasses a broader and more descriptive range of activities than the more widely and not-so-appropriately used terms “hemotoxic” and “cytotoxic.” Although toxic in their own right, these proteins contribute significantly to prey digestion and create tremendous pain and tissue damage when injected into a potential predator or antagonist.

In rattlesnakes, most taxa produce venoms that are strongly proteolytic with little to no neurotoxicity. However, there are some species that possess venoms with neurotoxins, and these are widely regarded to be the most dangerous (though some unpublished data may challenge this idea). In general, rattlesnake venoms with neurotoxins have reduced amounts of proteolytic enzymes, though there are individuals with venoms that possess substantial neurotoxic et proteolytic activity.

Recently, I have become interested in the distribution of Mojave (or Mojave-like) toxin in several rattlesnake species. Mojave toxin is a large, basic protein with two subunits. Whereas the basic subunit is a highly neurotoxic phospholipase enzyme, the acidic subunit lacks lethality and appears to chaperone the basic subunit to specific binding sites. Both subunits must be present for the toxin to be lethal. Immunologically homologous toxins are found in a variety of rattlesnake taxa, and these are often given different names despite their virtually identical structure. We now know that a Mojave-like toxin is present in the following taxa:

Espèce Neurotoxin Distribution of toxin
Mexican West Coast Rattlesnake
Crotalus basiliscus basiliscus
Mojave-like toxin Present in at least some individuals examined
Midget-faded Rattlesnake
Crotalus concolor
"Concolor toxin" Possibly entire range (Utah,
Wyoming, Colorado)
South American Rattlesnake
Crotalus durissus
"Crotoxin" Some but not all of range
(Central and South America)
Southern Pacific Rattlesnake
Crotalus helleri
Mojave-like toxin Only in Mt. San Jacinto, CA,
area in US portion of range
Timber Rattlesnake
Crotalus horridus
"Canebrake toxin"
"Canebraxin"
Only in southern portion of its broad eastern US range
Rock Rattlesnake
Crotalus lepidus
Mojave-like toxin Only in western portion of its
southwestern US range
Baja Speckled Rattlesnake
Crotalus mitchelli mitchelli
Mojave-like toxin Distribution of toxin not known absent from C. m. pyrrhus in U.S.
Mojave Rattlesnake
Crotalus scutulatus
"Mojave toxin" Much or all of U.S. range except for southcentral Arizona
Uracoan Rattlesnake
Crotalus vegrandis
"Vegrandis toxin" I don't have details please
send to me if you know!
Massasauga
Sistrurus catenatus
"Sistruxin" Present in at least some eastern and western forms

This table illustrates the remarkably disjunct distribution of Mojave-like neurotoxins in rattlesnakes. Even within a single taxon, some populations produce the toxin and others do not. In time, one can expect more species to be added to this table. The presence of neurotoxin, however, does not necessarily mean that the snake's bite is especially dangerous. Some taxa express only small amounts of neurotoxin in their venom hence, their venom and bite may be less toxic than those that produce large amounts in their venom.

Could there be other (non-phospholipase) neurotoxins in rattlesnake venoms? A smaller basic polypeptide found in some snakes, such as the Eastern Diamondback (C. adamanteus), has been implicated as a neurotoxin, but I believe the jury is still out on this. However, Sean Bush, MD, of Loma Loma University Medical Center has treated cases of Southern Pacific Rattlesnake (C. helleri) envenomation involving unambiguous neurotoxicity, yet the offending snake in one widely-publicized case clearly lacked Mojave-like toxin. Cases such as these suggest that an unidentified neurotoxin exists in some individuals of this species. We hope to eventually isolate and characterize the hypothesized toxin.

The first case of C. helleri-induced neurotoxicity that Sean treated triggered an idea. Investigators had previously screened a handful of C. helleri venom samples and reported the absence of neurotoxin. However, because this one particular specimen originated in the foothills ecotone where the ranges of C. helleri et C. scutulatus meet, perhaps this snake had Mojave toxin in its venom because of historic or recent gene exchange between the two species (an idea that Steve Grenard popularized in his provocative July-August 2000 article in Natural History). Thus, we sought to learn whether a Mojave-like neurotoxin exists in some specimens of C. helleri from southern California.

With help from colleagues (Sean Bush and Mike Cardwell), students, my very tolerant wife, and some cooperative snake owners/collectors, I collected a number of venom and blood samples from snakes throughout southern California and shipped them off to Eppie Rael and Wendy French at the University of Texas, El Paso. The venom was tested using monoclonal antibodies that bind specifically to Mojave toxin. The blood samples yielded DNA that could be tested to determine whether genes were present for both the acidic and basic subunits of Mojave toxin. Initially, we focused on C. helleri, but we later collected samples from Southwestern Speckled Rattlesnakes (C. mitchelli pyrrhus) and Tiger Rattlesnakes (C. tigris).

The results for C. helleri gave us a surprise. Some specimens indeed possessed a Mojave-like toxin, but none were from populations in close proximity to the range of the Mojave rattlesnake. They were all from a relatively small area (near Lake Hemet) on Mt. San Jacinto, in western Riverside County. All five specimens tested from this area possessed the toxin.

Although we are still examining samples from the Speckled Rattlesnakes, all of the Tiger Rattlesnake samples tested positive for Mojave venom (see Powell et al., 2004, J. Herpetol. 38:149-152.)

The phylogeographic distribution of Mojave-like neurotoxins supports the view that these toxins have either evolved independently multiple times in various rattlesnake lineages or were present in an ancestral form but have since become been lost from most lineages. Frankly, Grenard's idea that rattlesnake venoms are rapidly evolving to become more dangerous, aided by rampant hybridization, finds little support from what we know about the distribution of Mojave-like toxins. The adaptive value of having a highly toxic venom seems questionable, as most individual snakes actually produce moins toxic venom as they grow. Nonetheless, much remains to be learned.


So what's in your venom? A Southwestern Speckled Rattlesnake (Crotalus mitchelli pyrrhus) yields a venom sample for science. I was relieved to see this phase of the project-venom-collecting-completed. The venom and a blood sample (containing DNA) will be sent to the laboratory of Eppie Rael at University of Texas, El Paso, to be screened for Mojave toxin (applying monoclonal antibodies to the venom) and the presence of Mojave toxin genes (using primers to the acidic and basic units). Photograph: Shelton S. Herbert.


Mike Cardwell calmly prepares for data collection in the lab. His years of experience seem obvious to even the casual observer. The snake will give us venom and blood samples, as well as data on body size and distance between fangs. Photograph: Shelton S. Herbert.


Stick with the seabirds, Tony! Obviously, this US Virgin Islander (a.k.a. Tony Trimm) had no experience whatsoever with snakes during his deprived childhood. We're working on him. Photograph: Shelton S. Herbert.


Remerciements

We thank M. Earthman, K. Price, J. Zajdel, E. Taylor, T. Frazier, B. Putman, R. Clark, S. Dorr, A. Branske and R. Denton for assistance in the field, R. Denton, T. Fries, M. Sovic, D. Salazar and S. Smiley for help with planning and analysis, C. Benkman, M. Daly, the Gibbs lab, M. van Baleen and two anonymous reviewers for helpful comments on the manuscript, S. Nuismer for discussion and key insights about the links between coevolution and local adaptation, M. Westphal, H. Hamman, and California Fish and Wildlife, California State Parks and the University of California Natural Reserve System for access to field sites.


Rattlesnake venom: Mild, medium and wicked hot

IMAGE: First-of-its-kind research has found that pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius) living in the same population have significant venom variation. Effectiveness against one type of prey differs widely among individuals, opening up. Voir plus

COLUMBUS, Ohio - In a surprising evolutionary twist, a new study suggests that while one rattlesnake may routinely feast on lizard meat, its seemingly identical neighbor snake might strike and strike and never kill its would-be reptilian prey.

The first-of-its-kind research reveals significant venom variation within populations of Florida pygmy rattlesnakes, showing that effectiveness against one type of prey differs widely among individuals and opening up questions about why this variation exists. The study, led by evolutionary biologists at The Ohio State University, appears online today (Feb. 6, 2019) in the journal Biology Letters.

Scientists have long understood that these types of differences existed between different populations of snakes of the same species - and that made good intuitive sense, because they were living in different environments, with different dietary options at the ready.

But to find widespread variability between individual members of a group of snakes born and bred in the same area is perplexing - and also exciting - from a scientific perspective, said H. Lisle Gibbs, the study's senior author and an Ohio State professor of evolution, ecology and organismal biology.

"We found differences within the same population that were almost four times greater than differences in toxicity between snakes from different regions. To my knowledge, nobody has ever documented anything like this before - we've all been focused on the snakes from different populations living in different habitats," Gibbs said.

To study potential venom toxicity differences, the researchers first sampled venom from 32 pygmy rattlesnakes (Sistrurus miliarius), most of which were found within about 60 miles of one another in Florida. Then, they compared the effects of each snake's venom on lizards collected in the same area.

Lizards represent about a quarter of the diet of these snakes in Florida. They also favor frogs and some small mammals. The researchers intentionally chose brown anole lizards (Anolis sagrei) as their model prey because they are an invasive species in Florida, meaning they are not native to the area. They are, however, comparable to one of the snakes' common native prey species, the green anole (Anolis carolinensis).

In some cases, an individual rattler's venom would prove deadly to most lizards. But venom from other snakes from the same area was lethal to only a few - or not lethal at all.

One big question the researchers are left with is how the toxicity of the snakes' venom would vary on another prey species.

"It could be that the snakes that aren't good at killing these lizards are great at killing other prey, such as frogs. We just don't know," Gibbs said.

"Another big question from an evolutionary perspective is 'Why aren't they good at killing everything all the time?'"

Gibbs said that producing the proteins found within venom takes a lot of energy, and it could be that different snakes' energy has been devoted to toxicity against different types of prey.

"This is a whole new way of looking at how evolution operates on venom that we haven't considered. There's a new act in this evolutionary play that we didn't know about until now."

Aside from broadening scientific understanding of evolution, this work could one day help inform efforts to develop drugs based on venom - an area of pharmaceutical research that has already shown benefit in cardiovascular disease and could prove important in the treatment of pain and neurological disorders, as well as other human diseases, Gibbs said.

Other researchers who worked on the study were Ohio State graduate student Sarah Smiley-Walters and Terence Farrell of Stetson University in Florida.

Written by Misti Crane, 615-292-5220 [email protected]

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Rattlesnake venom extract helps strike back against superbugs

With bacteria becoming ever more resistant to our best antibiotics, scientists are searching high and low for new ones in nature. Potential candidates have so far shown up in berries, honey, maple syrup, human breast milk, fungi, frog skin, and even platypus milk, and now a team from Australia and Spain has discovered a promising peptide in the venom of the South American Rattlesnake.

Antibiotic-resistant bacteria, or "superbugs," are one of the most pressing problems facing humanity today. Overprescription and overuse of drugs during the last few decades has led to bacteria that have evolved resistance to them. A recent report warned that if nothing is done, by 2050 we could be "cast back into the dark ages of medicine" where our drugs simply don't work and even the most routine of procedures becomes life-threatening again.

To keep ahead in the arms race, scientists are developing a range of new materials and drugs to fight superbugs. The new study, involving researchers from the University of Queensland in Australia and Pompeu Fabra University in Spain, has tested a new antibiotic candidate found in the venom gland of rattlesnakes.

Previous research found that the peptide crotalicidin has antimicrobial properties, and that using only a certain fragment was just as effective at killing bacteria but was less toxic to healthy cells. In the new study, the researchers put the peptide fragment to work against bacteria like E. coli et Pseudomonas aeruginosa.

Sure enough, the treatments killed about 90 percent of the E. coli within 90 to 120 minutes, and the same percentage of the P. aeruginosa in five to 30 minutes. The peptide's effectiveness – and its safety for healthy cells – stems from its electrostatic attraction to the surface of the bacteria.

"The peptide is positive while the bacteria is negative, allowing it to kill the bacteria by inserting and disrupting the membrane," says Sónia Troeira Henriques, co-author of the study. "Because the cells in the body hosting the infection are neutral, they are not disrupted."

The researchers will continue to study the peptide with hopes of eventually using it as the basis of a new antibiotic, as well as hunting for other peptides that might perform similar functions.

"This is an example of taking what nature has given us and trying to understand how it works, so we can modify it to be more potent, more stable or more drug-like, to use as an alternative to what we have in our pharmacy now," says Henriques.


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