Dna avslöjar komodovaranens hemligheter

Den kan inte blöda, käftarna är giftiga och den påminner mer om ett däggdjur än ett kräldjur i sitt inre. Forskarna har kartlagt komodovaranens dna och löst den enastående dödsmaskinens gåta.

Den kan inte blöda, käftarna är giftiga och den påminner mer om ett däggdjur än ett kräldjur i sitt inre. Forskarna har kartlagt komodovaranens dna och löst den enastående dödsmaskinens gåta.

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

Solen gassar över ön Komodo i den indonesiska övärlden. Vid en av öns få vattenkällor ligger en tre meter lång komodovaran och solar sig.

Plötsligt börjar tungan röra sig intensivt. Komodovaranen har uppfattat doften av ett bytesdjur.

Den lägger sig i bakhåll och snart dyker en liten flock getter upp. Den stora ödlan springer fram och griper med sina slemmiga käftar tag i bakbenet på en av dem.

Efter lite dragkamp sliter sig geten fri och flyr. Komodovaranen vet dock att kvällsmaten redan är säkrad och följer lugnt och stilla det sårade bytets doftspår.

En timme efter attacken har geten förlorat så mycket blod att den ligger hjälplös på marken.

Den orkar bara ge upp ett sista halvkvävt bräkande innan komodovaranen ger den nådastöten.

© iStock/Getty Images

Forskarna har länge vetat att komodo-varaner kan uppfatta doften av bytesdjur på flera kilometers håll, men först nu har de upptäckt hur.

Ett internationellt forskarteam har kartlagt hela kräldjurets arvsmassa, det så kallade genomet, och bland annat hittat 129 särskilda gener som är inblandade i komodo-varanens enastående luktsinne.

Generna bildar särskilda doftreceptorer i gommen.

När den skjuter ut sin långa tunga och tar stick-prover av luften förs dofter, som feromoner och hormoner, förbi sensorerna som registrerar även mycket små subtila lukter av blod eller inälvor på över tio kilometers håll.

Undersökningen av generna började med två komodovaraner från en djurpark i Atlanta, USA.

Kartläggningen av deras dna avslöjade ett genom med 1,51 miljarder baspar fördelat på 20 kromosompar, vilket är överraskande lite för en så stor best.

I jämförelse är genomet hos komodovaranens närmaste släkting, den kinesiska krokodilödlan, cirka 32 procent större medan människans är dubbelt så stort.

Den kinesiska krokodilödlan är cirka 40 centimeter lång och har en muskulös svans med fjäll som påminner om krokodilernas svans.

© Shutterstock

Målet var att förstå hur komodovaraner skiljer sig från andra nära besläktade ödlor.

Därför jämförde forskarna 4 047 gener som finns i åtta utvalda arter av ödlor och kunde på så sätt spåra de gener som har förändrats i komodo­varanen sedan ödlans gemensamma förfader.

Här fann forskarna förändringar som gör komodovaranen till det monster den är i dag och som samtidigt avlivar en vanlig myt om dess dödliga bett.

Justerad ämnesomsättning

Komodovaranen är planetens största ödla med en vikt på 140 kilo och en längd på tre meter.

Just på grund av storleken kallar forskarna varanerna för ”Komododrakar”.

Utöver Komodo lever drakarna även på fyra andra indonesiska öar där de utgör den absoluta toppen av näringskedjan.

Förutom på Komodo lever varanerna på de indonesiska öarna Flores, Rinca, Gili Dasami och Gili Motang.

© Shutterstock

Trots att de flesta stora kräldjur är relativt långsamma har komodovaranen en toppfart på cirka 20 kilometer i timmen.

Kallblodiga djur har normalt en betydligt lägre ämnesomsättning än varmblodiga djur och blir därför snabbare utmattade, men hos komodovaranen påminner ämnesomsättning mer om den som finns hos däggdjur.

Orsaken är en rad gen-varianter som tar sitt uttryck i mitokon­drierna – cellernas kraft­verk som producerar energi till musklerna.

En av generna, ACADL, bildar ett enzym som spelar en viktig roll i nedbrytningen av fettsyror i mitokondrierna.

Nedbrytningen är avgörande för att mitokondrierna ska kunna leverera energi till musklerna i form av molekylen ATP.

Enligt forskarna är komodovaranens genvariant mer effektiv än andra kräldjurs genvariant.

När fettsyror bryts ned frigörs elektroner som skickas genom mitokondriernas maskineri, den så kallade elektrontransportkedjan.

Komodovaranen har utvecklat hela sex enastående versioner av gener som är aktiva i kedjan och optimerar processen.

© Shutterstock

Mitokondriernas förmåga att fylla musklerna med energi beror på hur bra hjärt- och kärlsystemet syresätter blodet

Även här har komodovaranen utvecklat särskilda genvarianter som optimerar leveransen av syre.

En av generna bildar ett särskilt ämne, angiotensin, som optimerar den mängd blod hjärtat pumpar ut per minut, och därmed den mängd syre mitokondrierna får för att producera energi.

Utöver det fann forskarna ytterligare två gener som bidrar till att bilda nya mitokondrier mer effektivt än hos andra ödlor.

Totalt har komodovaranen 19 särskilda gener som påverkar dess ämnesomsättning och som är huvud-ansvariga för drakens sprintförmåga jämfört med andra kräldjur.

Underkäke sprutar gift
Komodovaranen utnyttjar extrae­ner­gin till sin föredragna jakt­strategi: Bakhåll.

Tack vare den höga ämnesomsättningen och det anpassade hjärt- och kärlsystemet kan rovdjuret accelerera så snabbt att det i regel hinner bita sig fast i bytet innan det kan fly.

Video: Komodovaraner äter hjort. VARNING – MYCKET STARKA BILDER

När de vassa och sågtandade tänderna sjunker in i köttet använder komodovaranen sina starka nackmuskler för att riva och slita i bytet så att såret öppnar sig ordentligt.

En vanlig myt om komodovaranen är att den förgiftar sina offer med slemmig saliv fylld med dödliga bakterier som lever i kräldjurets mun, men studier visar nu att bakteriefloran i varanens mun inte skiljer sig särskilt mycket från andra köttätares bakterieflora.

I gengäld upptäckte ett stort internationellt forskarteam att komodo-varanen har en giftkörtel i underkäken.

När komodovaranen sliter i såret leder små kanaler mellan tänderna ut giftet i munnen och in i bytet. Giftet innehåller en cocktail av ämnen som sänker blodtrycket, tunnar ut blodet och ger kraftiga blödningar och chock.

Komodovaranens underkäke är utrustad med giftkörtlar som orsakar våldsamma blödningar och försätter bytet i ett hjälplöst chocktillstånd.

© Shutterstock & malene vinther

Körtlar i munnen utsöndrar gift

Komodovaranens mun innehåller giftkörtlar. Giftet leds ut i munnen via kanaler mellan tänderna – och inte i själva tänderna som till exempel hos giftormar. Därför biter och sliter komodovaranen i djuret för att riva upp skinnet rejält och därmed få in giftet ordentligt i bytet.

© Shutterstock & malen vinther

Gift förstör blodplättar

PLA2 är ett av gifterna som skär sönder blodplättarnas cellmembran, vilket hämmar deras aktivitet. Blodplättarna är ansvariga för att klumpa ihop blodet så att det inte blir för tunt. Med stora mängder PLA2 kan blodet inte klumpa ihop sig ordentligt, vilket resulterar i att blodet forsar ut från bitsåret.

© Shutterstock & malene vinther

Blödningen fortsätter obehindrat

Även om ett bytesdjur lyckas fly från komodovaranens angrepp gör giftet att djuret kommer att fortsätta förlora blod. Djuret blir svagare i takt med att blodet strömmar ut och blodtrycket faller. Efter några kilometers flykt kollapsar bytesdjuret och blir i regel för
svagt för att kämpa mot den jagande komodovaranen.

Även om bytet lyckas fly så kollapsar det snart på grund av blodbrist

Efter det spårar komodovaranen upp bytet med hjälp av sitt fantastiska luktsinne.

Upp till tio procent av en fullvuxen komodovarans kost består av mindre artfränder. Därför tillbringar unga komodovaraner merparten av sina första levnadsår högt uppe i träden.

Utöver ungar äter komodovaranerna allt från ormar och andra ödlor till getter och hjortar – även stora vattenbufflar och människor hamnar ibland på menyn.

Med sin mycket elastiska magsäck kan komodovaranen äta ända upp till 80 procent av sin kroppsvikt under en måltid.

För att undvika vuxna kannibaler håller komodovaranungarna sig så långt bort från marken som möjligt. Först när de är en meter långa och kan försvara sig klättrar de ned från träden.

© Shutterstock

Gener stoppar blödningar

Efter hand som varanerna växer upp utvecklar de en brynja av småben under den fjälliga huden, som skyddar mot bett från andra komodovaraner.

Brynjan i sig räcker dock inte för att överleva de aggressiva interna maktkamperna om mat, parning och territorium. Komodovaraner ska också vara immuna mot giftet.

Forskare har observerat komodovaraner som bits av sina artfränder men inte blöder alls lika kraftigt som bytesdjuren.

Blodet hos alla ryggradsdjur innehåller blodplättar som stoppar blödningar genom att klumpa ihop sig och gör blodet mer tjockflytande.

Fyra av komodovaranernas gener som påverkar blodplättarnas aktivitet är muterade.

© Shutterstock

Trots att forskarna inte har undersökat exakt hur de särskilda genvarianterna påverkar blodplättarna ger genernas aktivitet hos andra djur en bra ledtråd.

Ett exempel är genen MRVI1. Normalt förhindrar genen att blodplättar klumpar ihop sig, men komodovaranens version av MRVI1 är mindre funktionell och därför klumpar blodplättarna ihop sig snabbare och mer obehindrat.

Mutationerna kan också öka genernas aktivitet. Det gäller till exempel komodovaranens variant av genen CD63 som är avgörande för att blodplättarna sprider sig i blodet.

Utöver det har komodo-varanen en muterad version av FGB-genen som bidrar till att bilda proteinet fibrinogen.

Proteinet ombildas till fibrinfibrer som fungerar som en propp och stoppar blödningar.

Komodovaranen bildar fibrerna mer effektivt än andra djur och därför klumpar blodet ihop sig snabbare.

Strider om partners och territorier leder ofta till att komodovaranerna biter varandra. Sju särskilda gener förhindrar dock att ödlorna förblöder.

© Shutterstock & malene vinther

Blodplättar klumpar ihop sig långsamt

Under en normal blödning forsar blodet ut tills tillräckligt många blodplättar har samlats vid såret. Läkningen styrs av genen MRVI1, som bildar ett protein som blockerar aktiveringen av blodplättar. Först när genen är släckt kan blodplättarna klumpa ihop sig och sluta såret.

© Shutterstock & malene vinther

Inaktiv gen sätter fart på läkningen av såret

Hos komodovaranen är särskilda versioner av fyra gener inblandade i aktiveringen av blodplättar. Mest anmärkningsvärt är att komodovaranens version av MRVI1 är mindre aktiv än hos alla andra djur. Därför aktiveras fler blodplättar snabbare och når ut till såret för att stoppa blödningen.

© Shutterstock & malene vinther

Proteiner surrar ihop blodplättarna

I såret börjar blodplättarna att klumpa ihop sig. Det sker med hjälp av proteinet fibrinogen. Proteinet bildas bland annat av genen FGB som komodovaranen har en särskild version av. Genen op­timerar fibrinogens förmåga att omvandlas till fibrinfibrer som bildar en propp och stoppar blödningen.

Den omfattande mutationen av gener, som säkerställer blodplättarnas effektivitet och förtjockning av blodet, är sannolikt ett uttryck för den evolutionära pressen komodovaraner satt på sig själva med våldsamma interna slagsmål.

De som kunde klara giftiga bett från artfränder överlevde medan de andra dog ut.

Arv från forntidens drakar

När forskarna började kartlägga genomet hos komodovaranen hade de räknat med att hitta den genetiska hemligheten bakom djurets imponerande storlek, som gör att den kallas ”drake”. Här fick de dock en överraskning.

Komodovaranen har inga direkta mutationer eller genetiska an-passningar som gäller djurets utveckling och storlek. Inte heller den så kallade ö-effekten kan förklara komodovaranens storlek.

Ö-effekten handlar om att djur som lever isolerat på små öar antingen blir pygméer eller giganter jämfört med sina släktingar på fastlandet.

Fos­si­l visar dock att komodovaraner hade samma storlek när de levde i Australien för miljontals år sedan – långt innan de kom till Komodo och fyra andra indonesiska öar.

© Fairfax Media/Getty Images

Forskarna tror att komodovaranens storlek egentligen är ett urgammalt drag för ödlor.

Enligt en ny teori levde dagens små ödlor förr i tiden sida vid sida med enorma artfränder. Arkiven visar bland annat att den fem meter långa jätteödlan Megalania kröp omkring i Australien för bara 40 000 år sedan.

Utöver det har forskarna hittat tre fossil på ön Timor, som ytterligare stöder idén om att gigantiska ödlor tidigare varit vanliga.

Komodovaranen är därför sannolikt ett genetiskt enastående arv från en avlägsen historia där ödlor påminde mer om skräckinjagande drakar än dagens små kräldjur.