Hayvan zehri

Hayvan zehri ya da venom, bir hayvanın bir diğerine zarar vermek için ürettiği bir veya daha fazla toksin içeren bir salgıdır.[1] Venom, hem avcılarda hem de avlarda, hem  omurgalılarda hem de omurgasızlarda olmak üzere çeşitli hayvanlar arasında ortaya çıkmıştır.

Bir damla venom (zehir) taşıyan yaban arısı iğnesi

Venomlar, hücreleri öldüren en az dört ana toksin sınıfının yani nekrotoksin ve sitotoksin etkisiyle öldürür: sinir sistemlerini etkileyen nörotoksinler; kaslara zarar veren miyotoksinler.

Zehirli hayvanlar yılda on binlerce insanın ölümüne sebep olmaktadır. Bununla birlikte birçok zehirdeki toksin, çok çeşitli hastalıkları tedavi etme potansiyeline sahiptir.

Evrimi

Zehrin çok çeşitli taksonlarda kullanılması, yakınsak evrimin bir örneğidir. Bu özelliğin nasıl bu kadar yaygınlaştığını ve çeşitlendirildiğini kesin olarak söylemek zor. Zehirli hayvanların toksinlerini kodlayan çoklu gen aileleri aktif olarak seçilir ve özel fonksiyonlarla daha çeşitli toksinler oluşturur. Venomlar, çevrelerine ve kurbanlarına adapte olur ve buna göre bir avcının özel avında azami derecede etkili olacak şekilde evrilir. Sonuç olarak venomlar, bir hayvanın standart beslenmesine göre özelleşmiştir.[2]

İşleyişi

Arı iğnesinde bulunan bir enzim olan fosfolipaz A2.

Venomlar, içerdikleri toksinler yoluyla biyolojik etkisini yaratır. Bazı venomlar, farklı tiplerdeki toksinlerin karmaşık karışımlarıdır. Zehirlerdeki başlıca toksin sınıfları arasında şunlar yer alır:[3]

• Karşılaştıkları hücrelerde nekroz (yani ölüme) neden olan nekrotoksinler.[4] Çıngıraklı yılan ve engerek zehri fosfolipaz ve tripsin benzeri serin proteazlar içerir.
• Öncelikle hayvanların sinir sistemlerini etkileyen nörotoksinler.[5] Bunlar, iyon kanalı iletkenliğini bozan iyon kanalı toksinlerini içerir. Kara dul örümceği, akrep, kutu denizanası, koni kabuklu salyangoz ve mavi halkalı ahtapot zehirleri (diğerleri arasında) bu şekilde işlev görür.
• Bir reseptöre bağlanarak kaslara zarar veren miyotoksinler, yılan (çıngıraklı yılan gibi) ve kertenkele zehirlerinde bulunan küçük, bazik peptitlerdir.[6][7][8][9]
• Tek tek hücreleri öldüren sitotoksinler, bal arılarının apitoksininde ve kara dul örümceklerinin zehrinde bulunur[10][11]

Taksonomik çeşitlilik

Zehirli hayvanlar

Zehir, hem omurgasızlarda hem de omurgalılarda; hem su hem kara hayvanlarında; hem avcı hem de av hayvanlarında bulunarak taksonomik olarak yaygın bir şekilde dağılmıştır. Başlıca zehirli hayvan grupları aşağıda tarif edilmiştir.

Eklem bacaklılar

Zehirli eklem bacaklılar arasında zehrini enjekte etmek için dişlerini (keliserlerinin parçası) kullanan örümcekler ile zehrini aktarmak için kıskaç benzeri ön ayaklarını kullanan kırkayaklar ve zehrini bir iğneyle zerk eden akreplerle ısırıcı böcekler yer alır.

Diğer omurgasızlar

Çeşitli şubelerde zehirli omurgasızlar mevcuttur. Bunların arasında tehlikeli kutu denizanası gibi denizanaları,[12] derisi dikenliler arasında denizkestanesi[13] ve koni kabuklu salyangoz[14] ve yumuşakçalar arasında ahtapotların da bulunduğu kafadan bacaklılar yer almaktadır.[15]

Balık

Venom; dikenli bir tür olan iri vatozlar, köpek balıkları ve sıçansılar, kedi balığı (yaklaşık 1000 zehirli tür) gibi 200 kıkırdaklı balıkta bulunmaktadır.[16]

Amfibiler

Amfibiler arasında, bazı semenderler keskin zehirli uçlu kaburgalar çıkarabilir.[17][18]

Sürüngenler

450 yılan türü zehirlidir.[16] Yılan zehri göz altındaki bezler tarafından üretilir (mandibular bez) ve kurbana borumsu veya kanallı dişlerle iletilir. Yılan zehirleri çeşitli peptid toksinleri içerir. Bunlar arasında protein peptit bağlarını hidrolize eden proteazlar, DNA'nın fosfodiester bağlarını hidrolize eden nükleazlar ve sinir sisteminde sinyallemeyi devre dışı bırakan nörotoksinler yer almaktadır.[19] Yılan zehri ağrı, şişme, doku nekrozu, düşük tansiyon, kasılmalar, kanama (yılan türlerine göre değişen), solunum felci, böbrek yetmezliği, koma ve ölüm gibi semptomlara neden olur.[20] Yılan zehri, ataların tükürük bezlerinde dışavurulan genlerin çoğaltılmasıyla ortaya çıkmış olabilir.[21][22]

Venom, Meksika boncuklu kertenkele,[23] gila canavarı,[24] ve Komodo ejderi[25] de dahil olmak üzere bazı etobur kertenkeleler gibi birkaç sürüngende bulunur.

Memeliler

Solenodonlar, sivri faregiller, vampir yarasalar, erkek ornitorenkler ve maymungiller ailesi (Nycticebus) gibi az sayıdaki canlı memeli türü zehirlidir.[16][26]

Venom ve insanlar

Zehirli hayvanlar, 1990 yılından beri 76 bin ölüme; 2013 yılında 57 bin insan ölümüne neden olmuştur.[27]

173 binden fazla türde bulunan zehir -5 binden fazla bilimsel makalede incelenmiş- çok çeşitli hastalıkları tedavi etme potansiyeline sahiptir.[24] Yılan zehirleri, tromboz, artrit ve bazı kanserler dahil olmak üzere bu durumları tedavi etmek için kullanılabilecek proteinler içerir.[28][29] Gila canavarı zehri, tip 2 diyabetin tedavisinde kullanılan exenatide içerir.[24]

Kaynakça

1. Dorland's Medical Dictionary'de "venom"
2. Kordiš, D.; Gubenšek, F. (2000). "Adaptive evolution of animal toxin multigene families". Gene. 261 (1). ss. 43-52. doi:10.1016/s0378-1119(00)00490-x. PMID 11164036.
3. Harris, J. B. (Eylül 2004). "Animal poisons and the nervous system: what the neurologist needs to know". Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 75 (suppl_3). ss. iii40-iii46. doi:10.1136/jnnp.2004.045724. PMC 1765666 $2. PMID 15316044.
4. Raffray M, Cohen GM; Cohen (1997). "Apoptosis and necrosis in toxicology: a continuum or distinct modes of cell death?". Pharmacol. Ther. 75 (3). ss. 153-177. doi:10.1016/s0163-7258(97)00037-5. PMID 9504137.
5. Dutertre, Sébastien; Lewis, Richard J. (2006). "Toxin insights into nicotinic acetylcholine receptors". Biochemical Pharmacology. 72 (6). ss. 661-670. doi:10.1016/j.bcp.2006.03.027. PMID 16716265.
6. Nicastro, G; Franzoni, L; de Chiara, C; Mancin, A. C.; Giglio, J. R.; Spisni, A. (Mayıs 2003). "Solution structure of crotamine, a Na+ channel affecting toxin from Crotalus durissus terrificus venom". Eur. J. Biochem. 270 (9). ss. 1969-1979. doi:10.1046/j.1432-1033.2003.03563.x. PMID 12709056.
7. Griffin, P. R.; Aird, S. D. (1990). "A new small myotoxin from the venom of the prairie rattlesnake (Crotalus viridis viridis)". FEBS Lett. 274 (1). ss. 43-47. doi:10.1016/0014-5793(90)81325-I. PMID 2253781.
8. Samejima Y.; Aoki, Y; Mebs, D. (1991). "Amino acid sequence of a myotoxin from venom of the eastern diamondback rattlesnake (Crotalus adamanteus)". Toxicon. 29 (4). ss. 461-468. doi:10.1016/0041-0101(91)90020-r. PMID 1862521.
9. Whittington, C. M.; Papenfuss, A. T.; Bansal, P.; Torres, A. M.; Wong, E. S.; Deakin, J. E.; Graves, T.; Alsop, A.; Schatzkamer, K.; Kremitzki, C.; Ponting, C. P.; Temple-Smith, P.; Warren, W. C.; Kuchel, P. W.; Belov, K. (Haziran 2008). "Defensins and the convergent evolution of platypus and reptile venom genes". Genome Research. 18 (6). ss. 986-094. doi:10.1101/gr.7149808. PMC 2413166 $2. PMID 18463304.
10. Sobral, Filipa; Sampaio, Andreia; Falcão, Soraia; Queiroz, Maria João R.P.; Calhelha, Ricardo C.; Vilas-Boas, Miguel; Ferreira, Isabel C.F.R. (2016). "Chemical characterization, antioxidant, anti-inflammatory and cytotoxic properties of bee venom collected in Northeast Portugal". Food and Chemical Toxicology. Cilt 94. ss. 172-177. doi:10.1016/j.fct.2016.06.008. hdl:10198/13492. PMID 27288930.
11. Peng, Xiaozhen; Dai, Zhipan; Lei, Qian; Liang, Long; Yan, Shuai; Wang, Xianchun (Nisan 2017). "Cytotoxic and apoptotic activities of black widow spiderling extract against HeLa cells". Experimental and Therapeutic Medicine. 13 (6). ss. 3267-3274. doi:10.3892/etm.2017.4391. PMC 5450530 $2. PMID 28587399.
12. Frost, Emily (30 Ağustos 2013). "What's Behind That Jellyfish Sting?". Smithsonian. Erişim tarihi: 30 Eylül 2018.
13. Gallagher, Scott A. (2 Ağustos 2017). "Echinoderm Envenomation". eMedicine. Erişim tarihi: 12 Ekim 2010.
14. Olivera, B. M.; Teichert, R. W. (2007). "Diversity of the neurotoxic Conus peptides: a model for concerted pharmacological discovery". Molecular Interventions. 7 (5). ss. 251-260. doi:10.1124/mi.7.5.7. PMID 17932414.
15. Barry, Carolyn (17 Nisan 2009). "All Octopuses Are Venomous, Study Says". National Geographic. 3 Şubat 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Eylül 2018.
16. Smith, William Leo; Wheeler, Ward C. (2006). "Venom Evolution Widespread in Fishes: A Phylogenetic Road Map for the Bioprospecting of Piscine Venoms". Journal of Heredity. 97 (3). ss. 206-217. doi:10.1093/jhered/esj034. PMID 16740627.
17. Venomous Amphibians (Page 1) - Reptiles (Including Dinosaurs) and Amphibians - Ask a Biologist Q&A. Askabiologist.org.uk. Retrieved on 2013-07-17.
18. Nowak, R. T.; Brodie, E. D. (1978). "Rib Penetration and Associated Antipredator Adaptations in the Salamander Pleurodeles waltl (Salamandridae)". Copeia. 1978 (3). ss. 424-429. doi:10.2307/1443606. JSTOR 1443606.
19. Bauchot, Roland (1994). Snakes: A Natural History. Sterling. ss. 194-209. ISBN 978-1-4027-3181-5.
20. "Snake Bites". A. D. A. M. Inc. 16 Ekim 2017. 3 Şubat 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Eylül 2018.
21. Hargreaves, Adam D.; Swain, Martin T.; Hegarty, Matthew J.; Logan, Darren W.; Mulley, John F. (30 Temmuz 2014). "Restriction and Recruitment—Gene Duplication and the Origin and Evolution of Snake Venom Toxins". Genome Biology and Evolution. 6 (8). ss. 2088-2095. doi:10.1093/gbe/evu166. PMC 4231632 $2. PMID 25079342.
22. Daltry, Jennifer C.; Wuester, Wolfgang; Thorpe, Roger S. (1996). "Diet and snake venom evolution". Nature. 379 (6565). ss. 537-540. doi:10.1038/379537a0. PMID 8596631.
23. Cantrell, F. L. (2003). "Envenomation by the Mexican beaded lizard: a case report". Journal of Toxicology. Clinical Toxicology. 41 (3). ss. 241-244. PMID 12807305.
24. Mullin, Emily (29 Kasım 2015). "Animal Venom Database Could Be Boon To Drug Development". Forbes. 5 Şubat 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Eylül 2018.
25. Fry, B. G.; Wroe, S.; Teeuwisse, W.; ve diğerleri. (Haziran 2009). "A central role for venom in predation by Varanus komodoensis (Komodo Dragon) and the extinct giant Varanus (Megalania) priscus". PNAS. 106 (22). ss. 8969-8974. doi:10.1073/pnas.0810883106. PMC 2690028 $2. PMID 19451641.
26. Nekaris, K. Anne-Isola; Moore, Richard S.; Rode, E. Johanna; Fry, Bryan G. (27 Eylül 2013). "Mad, bad and dangerous to know: the biochemistry, ecology and evolution of slow loris venom". Journal of Venomous Animals and Toxins Including Tropical Diseases. 19 (1). s. 21. doi:10.1186/1678-9199-19-21. PMC 3852360 $2. PMID 24074353.
27. GBD 2013 Mortality and Causes of Death, Collaborators (17 Aralık 2014). "Global, regional, and national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013". Lancet. 385 (9963). ss. 117-171. doi:10.1016/S0140-6736(14)61682-2. PMC 4340604 $2. PMID 25530442.
28. Pal, S. K.; Gomes, A.; Dasgupta, S. C.; Gomes, A. (2002). "Snake venom as therapeutic agents: from toxin to drug development". Indian Journal of Experimental Biology. 40 (12). ss. 1353-1358. PMID 12974396.
29. Holland, Jennifer S. (Şubat 2013). "The Bite That Heals". National Geographic. 18 Kasım 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Eylül 2018.