L’Australia ospita alcuni degli animali selvatici più pericolosi del mondo. Chiunque trascorra del tempo all’aperto nell’Australia orientale è bene che tenga gli occhi aperti per serpenti, ragni, uccelli in picchiata, coccodrilli, lumache coniche mortali e piccole meduse tossiche.
Ma quello che non tutti sanno è che anche alcuni degli alberi ti prenderanno.
La nostra ricerca sul veleno degli alberi pungenti australiani, che si trovano nel nord-est del paese, mostra che queste piante pericolose possono iniettare agli incauti vagabondi sostanze chimiche molto simili a quelle presenti nelle punture di scorpioni, ragni e lumache a cono.
Gli alberi pungenti
Nelle foreste dell’Australia orientale ci sono una manciata di alberi di ortica così nocivi che i segnali sono comunemente posti dove l’uomo calpesta il loro habitat. Questi alberi sono chiamati gympie-gympie nella lingua degli indigeni Gubbi Gubbi, e Dendrocnide in latino botanico (che significa “albero pungente”).
Un tocco casuale di una frazione di secondo su un braccio da una foglia o uno stelo è sufficiente per indurre dolore per ore o giorni. In alcuni casi il dolore è stato segnalato per durare settimane.
Una puntura di gimpa sembra all’inizio fuoco, poi diminuisce nel corso delle ore fino a un dolore che ricorda quello di una parte del corpo colpita da una portiera d’auto sbattuta. Una fase finale chiamata allodinia si verifica per giorni dopo la puntura, durante la quale attività innocue come farsi una doccia o grattarsi la pelle colpita riaccendono il dolore.
Come fanno gli alberi a causare dolore?
Il dolore è una sensazione importante che ci dice che qualcosa è sbagliato o che qualcosa dovrebbe essere evitato. Il dolore crea anche un enorme onere sanitario con gravi impatti sulla nostra qualità di vita e sull’economia, comprese questioni secondarie come la crisi degli oppiacei.
Per controllare meglio il dolore, dobbiamo capirlo meglio. Un modo è quello di studiare nuovi modi per indurre il dolore, che è quello che abbiamo voluto realizzare definendo meglio il meccanismo che provoca dolore degli alberi di gimnapoli.
Come fanno queste piante a provocare il dolore? Si è scoperto che hanno molto in comune con gli animali velenosi.
La pianta è ricoperta di peli cavi e aghiformi chiamati tricomi, che sono rinforzati con la silice. Come le comuni ortiche, questi peli contengono sostanze nocive, ma devono avere qualcosa in più per procurare così tanto dolore.
Ricerche precedenti sulla specie Dendrocnide moroides hanno identificato una molecola chiamata moroidina che si pensava causasse dolore. Tuttavia, gli esperimenti per iniettare moroidina a soggetti umani non sono riusciti a indurre la serie distinta di sintomi dolorosi visti con una puntura di Dendrocnide completa.
Trovare i colpevoli
Abbiamo studiato i peli del pungiglione gigante australiano, Dendrocnide excelsa. Prendendo estratti da questi peli, li abbiamo separati nei loro singoli costituenti molecolari.
Una di queste frazioni isolate ha causato risposte significative al dolore quando testata in laboratorio. Abbiamo scoperto che contiene una piccola famiglia di mini-proteine correlate di dimensioni significativamente più grandi della moroidina.
Abbiamo poi analizzato tutti i geni espressi nelle foglie di gympie-gympie per determinare quale gene potesse produrre qualcosa con le dimensioni e l’impronta digitale della nostra tossina misteriosa. Come risultato, abbiamo scoperto molecole che possono riprodurre la risposta al dolore anche quando sono fatte sinteticamente in laboratorio e applicate in isolamento.
Anche il genoma di Dendrocnide moroides è risultato contenere geni simili che codificano tossine. Questi peptidi di Dendrocnide sono stati battezzati gympietides.
Gympietides
I gympietides hanno un’intricata struttura tridimensionale che è mantenuta stabile da una rete di collegamenti all’interno della molecola che forma una forma annodata. Questo lo rende altamente stabile, il che significa che probabilmente rimane intatto per molto tempo una volta iniettato nella vittima. Infatti, ci sono aneddoti che riportano che anche esemplari di alberi pungenti di 100 anni conservati negli erbari possono ancora produrre punture dolorose.
Quello che è stato sorprendente è che la struttura 3D di questi gympietides assomiglia alla forma delle tossine ben studiate del veleno di ragni e lumache cono. Questo è stato un grande indizio su come queste tossine potrebbero funzionare, dato che simili peptidi del veleno di scorpioni, ragni e lumache cono sono noti per influenzare le strutture chiamate canali ionici nelle cellule nervose, che sono importanti mediatori del dolore.
Specificamente, i gympietides interferiscono con un percorso importante per condurre i segnali di dolore nel corpo, chiamato canali ionici del sodio a tensione controllata. In una cellula colpita dai gipietidi, questi canali non si chiudono normalmente, il che significa che la cellula ha difficoltà a spegnere il segnale di dolore.
Una migliore comprensione può portare nuovi trattamenti
Gli alberi pungenti australiani fanno una neurotossina che assomiglia a un veleno sia nella sua struttura molecolare che nel modo in cui viene distribuita per iniezione. Prendendo queste due cose insieme, sembrerebbe che due processi evolutivi molto diversi siano convergenti su soluzioni simili per vincere l’endgame di infliggere dolore.
Nel processo, l’evoluzione ci ha anche presentato un prezioso strumento per capire come il dolore è causato. I meccanismi precisi con cui i gympietides influenzano i canali ionici e le cellule nervose sono attualmente sotto indagine. Durante questa indagine, potremmo trovare nuove strade per mettere il dolore sotto controllo.
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Irina Vetter è un futuro ricercatore dell’Australian Research Council all’Università del Queensland, Edward Kalani Gilding è un ricercatore post-dottorato all’Università del Queensland, e Thomas Durek è un ricercatore senior all’Università del Queensland
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Questo articolo è apparso per la prima volta su the Conversation. Potete leggere l’articolo originale qui