DNA avslører komodovaranens hemmeligheter

Den kan ikke blø, kjeven er fylt med gift, og organene minner mer om et pattedyr enn et krypdyr. Forskerne har kartlagt komodo­varanens DNA og løst gåten om det enestående rovdyret.

Den kan ikke blø, kjeven er fylt med gift, og organene minner mer om et pattedyr enn et krypdyr. Forskerne har kartlagt komodo­varanens DNA og løst gåten om det enestående rovdyret.

Maisano et al./Austin Jackson School of Geosciences/The University of Texas

Sola steker på øya Komodo i Indonesia. Ved en av øyas få vannkilder ligger en tre meter langt komodovaran og soler seg.

Plutselig sitrer tungen intenst. Den har fanget opp lukten av et byttedyr.

Komodovaranen legger seg i skjul, og like etter dukker en liten flokk geiter opp.

Det store krypdyret hopper fram og griper bakbeinet på en av geitene med det slimete gapet. Etter en stund klarer geita å vri seg løs.

Men komodovaranen vet at kveldsmaten allerede er sikret, og følger stille og rolig lukten av det sårede bytte­dyret.

En times tid etter angrepet har geita mistet så mye blod at den ligger hjelpeløs på skogbunnen.

Den har bare krefter til å stamme fram noen siste halvkvalte lyder før komodovaranen spretter opp buken.

© iStock/Getty Images

Forskere har lenge visst at komodovaraner kan lukte byttedyr på flere kilometers avstand, men det er først nå har de funnet ut hvordan de gjør det.

Et internasjonalt team av forskere har kartlagt hele arvemassen til krypdyret, det såkalte genomet, og blant annet avslørt 129 gener som er involvert i komodovaranens uovertrufne luktesans.

Genene danner egne luktreseptorer i ganen. Når komodovaranen slynger ut den lange tungen og tar stikkprøver av luften, blir duftstoffer som feromoner og hormoner ført forbi sensorene, som registrerer selv subtile lukter av blod eller åtsler over ti kilometer unna.

Studien av genene tok utgangspunkt i to komodovaraner fra en dyrehage i Atlanta i USA.

Kartleggingen avslørte et genom med 1,51 milliarder basepar fordelt på 20 kromosompar, noe som er overraskende lite for et så stort dyr.

Til sammenligning er genomet i komodovaranens nærmeste slektning, den kinesiske krokodilleøglen, om lag 32 prosent større, mens menneskets er dobbelt så stort.

Den kinesiske krokodilleøglen er ca. 40 cm lang og har en muskuløs, skjelldekket hale som minner om krokodillenes.

© Shutterstock

Målet var å forstå hvordan komodovaraner skiller seg fra andre nært beslektede krypdyr.

Derfor sammenlignet forskerne 4047 gener som finnes i åtte utvalgte arter av krypdyr, og kunne på den måten spore de genene som har forandret seg i komodovaranen siden krypdyrenes felles stamfar.

Her fant forskerne egne endringer som gjør komodovaranen til det monsteret den er i dag, og som samtidig avliver en utbredt myte om det farlige bittet.

Stoffskiftet har fått en overhaling

Komodovaranen er verdens største krypdyr, med en vekt på 140 kilo og en lengde på tre meter.

Og nettopp på grunn av størrelsen har forskere døpt varanene «Komododrager».

De lever på Komodo og fire andre indonesiske øyer, der de utgjør den absolutte toppen av næringskjeden.

I tillegg til Komodo lever varanene på de indonesiske øyene Flores, Rinca, Gili Dasami og Gili Motang.

© Shutterstock

Selv om de fleste store krypdyr er forholdsvis langsomme, har komodovaranen en toppfart på om lag 20 km/t.

Kaldblodige dyr har normalt et mye lavere stoffskifte enn varmblodige pattedyr og blir derfor raskere utmattet, men komodovaranens stoffskifte minner om det pattedyrene har.

Årsaken er en rekke genvarianter som kommer til uttrykk i mitokondriene – cellenes kraftverk, som produserer energi til musklene.

Et av genene, ACADL, danner et enzym som spiller en viktig rolle i nedbrytningen av fettsyrer i mitokondriene.

Nedbrytningen er helt avgjørende for at mitokondriene kan levere energi til musklene i form av molekylet ATP.

Ifølge forskerne er komodovaranens genvariant mer effektiv enn den andre krypdyr har.

Når fettsyrer blir brutt ned, frigis det elektroner som blir sendt gjennom mitokondrienes maskineri som kalles elektrontransportkjeden.

Komodovaranen har utviklet hele seks enestående utgaver av gener som er aktive i kjeden og gjør prosessen mer effektiv.

© Shutterstock

Mitokondrienes evne til å fylle musklene med energi er avhengig av hvor godt hjerte-kar-systemet kan frakte oksygen rundt med blodet.

Også her har komodo­varanen utviklet egne genvarianter som gjør leveringen av oksygen mer effektiv.

Et av genene danner et spesielt stoff som kalles angiotensin, som optimerer den mengden blod hjertet pumper ut per minutt, og dermed den mengden oksygen mitokondriene kan bruke til å produsere energi.

Dessuten fant forskerne ytterligere to gener som hjelper med å danne nye mitokondrier mer effektivt enn i andre krypdyr.

I alt har 19 egne gener i komodovaranen innflytelse på stoffskiftet og er hovedansvarlige for dragens høye toppfart sammenlignet med andre krypdyr.

Underkjeve sprøyter gift

Komodovaranen utnytter den ekstra energien i sin jaktstrategi: bakholdsangrep. Takket være det høye stoffskiftet og det tilpassede hjerte/kar-systemet kan rovdyret akselerere så raskt at det som regel rekker å bite seg fast i byttet før det kan stikke av.

Mens de skarpe, sagtakkede tennene synker ned i kjøttet, bruker komodovaranen sine sterke nakkemuskler til å rive i byttet, slik at såret åpner seg.

Video: Komodovaraner æder hjort. ADVARSEL – MEGET STÆRKE BILLEDER

En utbredt myte om komodovaranen går ut på at den forgifter ofrene med spytt med dødbringende bakterier som lever i krypdyrets munn, men nå viser studier at bakteriebestanden i varanens munn ikke skiller seg særlig fra det man finner hos andre kjøttetere.

Til gjengjeld oppdaget et stort internasjonalt team av forskere at komodovaranens underkjeve er utstyrt med en giftkjertel.

Mens komodovaranen river i såret, slipper små kanaler mellom tennene ut gift i munnen. Giften inneholder en cocktail av stoffer som senker blodtrykket, fortynner blodet og forårsaker overdrevne blødninger og sjokk.

Komodovaranens underkjeve er utstyrt med giftkjertler som fører til voldsomme blødninger og sender byttet inn i en hjelpeløs sjokktilstand.

© Shutterstock & malene vinther

Kjertler i munnen brygger gift

Komodovaranens munn inneholder giftkjertler. Giften ledes ut i munnen via kanaler mellom tennene – og ikke i selve tennene, som hos for eksempel giftslanger. Derfor biter komodovaranen seg fast og river i dyret for å flerre opp skinnet. Det gjør at giften kan trenge inn.

© Shutterstock & malen vinther

Giftstoff ødelegger byttets blodplater

Et av giftstoffene er PLA2, som skjærer i blodplatenes cellemembraner, noe som hemmer aktiviteten. Blodplatene er ansvarlige for å klumpe blodet sammen, slik at det ikke blir for tyntflytende. Med store mengder PLA2 kan ikke blodet klumpe seg skikkelig sammen, noe som resulterer i at blodet fosser ut av bittsåret.

© Shutterstock & malene vinther

Blødningen vil ikke stoppe

Selv hvis et byttedyr kan slippe unna komodovaranens angrep, sørger giften for at dyret fortsetter å miste blod. Når blodet strømmer ut, faller blodtrykket, og dyret svekkes. Etter noen få kilometer på flukt deiser byttedyret som regel over ende og er for svakt til å forsvare seg mot komodovaranen.

Selv om byttet i første omgang slipper unna, deiser det raskt over ende på grunn av blodmangel.

Deretter sporer komodovaranen opp det svekkede byttet ved hjelp fra sin følsomme luktesans.

Opp mot ti prosent av kostholdet til en fullvoksen komodovarans består av mindre artsfrender. Derfor tilbringer unge komodovaraner mesteparten av de første leveårene høyt oppe i trærne.

I tillegg til unger spiser komodovaranene alt fra slanger og andre krypdyr til geiter og hjorter – selv store vannbøfler og mennesker havner på menyen.

Takket være sin ytterst elastiske magesekk kan komodovaranen spise opptil 80 prosent av kroppsvekten i ett måltid.

© Shutterstock

Gener stanser blødninger

Etter hvert som varanene vokser opp, utvikler de en brynje av små knokler under den skalldekkede huden, noe som beskytter mot bitt fra andre komodovaraner.

Men det er ikke nok til å overleve de aggressive interne maktkampene om paring, territorier og mat. De må også være beskyttet mot giften.

Forskere har observert at komodovaraner som blir bitt av artsfrender, ikke blør like kraftig som byttedyrene.

Blodet i alle virveldyr inneholder blodplater som stopper blødninger ved å klumpe seg sammen og gjøre blodet mer tyktflytende.

Fire gener som påvirker blodplatenes aktivitet, er mutert hos komodovaranene.

© Shutterstock

Selv om forskerne fortsatt ikke vet nøyaktig hvordan de spesielle genvariantene påvirker blodplatene, gir genaktiviteten i andre dyr tydelige indikasjoner.

Et eksempel er genet MRVI1. Normalt hindrer genet at blodplater klumper seg sammen, men komodovaranens utgave av MRVI1 er mindre aktivt, slik at blodplatene klumper seg sammen mye raskere.

Mutasjonene kan også øke genaktivitet. Det er for eksempel tilfellet i komodovaranens variant av genet CD63, som er avgjørende for at blodplatene kan spre seg rundt i blodet.

Dessuten har komodovaranen en mutert utgave av FGB-genet, som er med på å danne proteinet fibrinogen.

Proteinet gjøres om til fibrinfibre som fungerer som en propp og stopper blødninger. Komodovaranen danner fibrene mer effektivt enn andre dyr, slik at blodet klumper seg sammen raskere.

Stridigheter om maker og territorier fører ofte til at komodovaranene biter hverandre. Men sju spesielle gener hindrer at krypdyrene blør i hjel.

© Shutterstock & malene vinther

Blodplater klumper seg langsomt sammen

Under en normal blødning fosser blodet ut helt til nok blodplater har samlet seg ved åpningen av såret. Prosessen styres av genet MRVI1, som danner et protein som blokkerer aktiveringen av blodplater. Først når genet er skrudd av, kan blodplatene klumpe seg sammen og lukke såret.

© Shutterstock & malene vinther

Inaktivt gen setter fart på reparasjonen

I komodovaranen er spesielle utgaver av fire gener involvert i aktiveringen av blodplater. Mest bemerkelsesverdig er det at komodovaranens utgave av MRVI1 er mindre aktiv enn i alle andre dyr. Derfor blir flere blodplater aktivert raskere og når ut til såret for å stanse blødningen.

© Shutterstock & malene vinther

Proteiner surrer blodplatene sammen

I såret begynner blodplatene å klumpe seg sammen. Det skjer ved hjelp av proteinet fibrinogen. Proteinet dannes blant annet av genet FGB, som komodovaranen har en spesiell utgave av. Genet gjør at fibrinogen raskere danner fibrin­fibre, som igjen danner en propp og stanser blødningen.

Den omfattende mutasjonen av gener, som sikrer effektiv aktivitet til blodplater og fortykkelse av blodet, er antagelig uttrykk for det evolusjonære presset komodovaranene er utsatt for gjennom de interne slagsmålene.

Komodovaraner som kunne håndtere giftige bitt fra artsfrender, overlevde, mens de andre døde ut.

Levninger fra fortidens drager

Da forskerne begynte å kartlegge komodo­varanens genom, hadde de regnet med å finne den genetiske hemmeligheten bak dyrets imponerende størrelse, som har gitt den tilnavnet «drage».

Men her fikk de seg en overraskelse. Komodovaranen har ikke egentlig noe spesielle mutasjoner eller tilpassinger i gener relatert til dyrets utvikling og vekst.

Heller ikke den såkalte øy-effekten kan forklare komodovaranens størrelse.

Denne øy-effekten gjør at dyr som lever isolert på små øyer, ofte blir enten dverger eller giganter sammenlignet med slektninger på fastlandet.

Men fossiler avslører at komodovaraner hadde samme størrelse da de levde i Australia for millioner av år siden – lenge før de ankom til Komodo og fire andre indonesiske øyer.

© Fairfax Media/Getty Images

Forskerne spekulerer derfor på om komodovaranens størrelse egentlig er et eldgammelt trekk blant krypdyr.

Ifølge en ny teori levde dagens små firfisler side om side med gigantiske artsfrender før i tiden.

Fossilarkivene avslører blant annet at den fem meter lange kjempefirfisla Megalania krøp omkring i Australia for bare 40 000 år siden.

Dessuten har forskerne funnet tre fossiler på øya Timor som ytterligere støtter ideen om at gigantiske firfisler var utbredt i fortiden.

Komodovaranen er derfor høyst sannsynlig en genetisk enestående levning fra en fjern fortid da krypdyrene minnet mer om fryktinngytende drager enn de små krypene vi kjenner i dag.