Kegelschnecken: die komplexen Killer

Forscherzone:

Die Sonne spiegelt sich im kristallblauen Ozean und Ihre Zehen graben sich in den Meeresboden nahe der Küste Madagaskars, ohne zu wissen, dass dies der Lebensraum der Kegelschnecke (Gattung Conus) ist.

Den meisten Menschen kommt diese kleine Schnecke nicht in den Sinn, wenn sie an die Gefahr denken, die im Meer lauert.

Für diejenigen, die das Pech haben, darüber zu stolpern, während sie ihre Zehen in den Boden graben oder Schneckenhäuser sammeln, könnte der Tag eine drastische Wendung nehmen.

Wenn Sie versehentlich die Kegelschnecke „Conus geographus“ sammeln, lassen Sie sich nicht von ihrer geringen Größe täuschen. Diese Kegelschnecke trägt den Spitznamen „Zigarettenkiller“ und hat ein starkes Gift, das Sie in der Zeit töten soll, die Sie zum Rauchen einer Zigarette benötigen.

In diesem Artikel tauchen wir in das Leben der kleinen und komplexen Killer ein, die Zapfennägel sind. Dies ist wichtig, da das einzigartige Gift der Kegelschnecke, das seine Beute auf seltsame Weise tötet, sich als medizinischer Nutzen für die Menschheit erweisen könnte.

Der Kegelnagel lebt in den tropischen und subtropischen Meeren, wo er wegen seines schönen Schneckenhauses bei Menschen beliebt ist.

Unter der Schale befindet sich ein komplexes Gift, das in der Giftdrüse produziert wird, die mit dem harpunenartigen Zahn verbunden ist, mit dem es sticht.

Das Gift enthält große Mengen an Neurotoxinen, die als Conotoxine bezeichnet werden. Conotoxine sind kleine Peptide, die aus etwa 10–35 Aminosäuren bestehen und in über 100.000 Varianten mit unterschiedlichen Zielen existieren.

Obwohl diese scheinbar unschuldige kleine Schnecke die Macht hat, Sie zu töten, gab es offiziell nur etwa 27 Todesfälle, bei denen die Kegelschnecke der Hauptverdächtige war.

Warum ist die Kegelschnecke ein Thema für Wissenschaftler?

Das liegt vor allem an dem komplexen Gift, das für die Menschheit ein größeres Potenzial haben könnte, als eine gegen uns eingesetzte Waffe zu sein.

Im Allgemeinen wirken Conotoxine als Antagonisten auf verschiedene Ionenkanäle und Rezeptoren in den Nerven, was bedeutet, dass sie die normalen, durch Neurotransmitter induzierten Signale hemmen.

Dies kann zu einer Blockierung der neuromuskulären Übertragung führen, was sich in Muskelparalyse, Atemversagen und anderen tödlichen Folgen für die unglückliche Beute äußert.

Die Symptome des Stichs der Kegelschnecke variieren je nachdem, von welcher Schneckenart Sie gestochen wurden, da dieser schlaue kleine Kerl sein Gift und seine Jagdmethoden im Laufe der Evolution ergänzt hat.

Von den 500–700 Kegelschneckenarten produziert jede ihren eigenen Cocktail aus 200 bioaktiven Peptiden und versorgt die Schnecken so mit einem komplexen Giftcocktail, der sich gezielt gegen bestimmte Beutetiere richtet.

Neben Conotoxinen besteht das Gift der Kegelschnecke auch aus Verbindungen, die zusammenfassend als kleine Moleküle bezeichnet werden und über die wir nur sehr wenig wissen.

Es scheint jedoch, dass diese kleinen Moleküle eine wichtige Rolle bei der Jagdweise der Kegelschnecken spielen könnten.

Die Art „Kaiserkegel“ (Conus imperialis) wird aufgrund ihrer kronenförmigen Spitze manchmal auch als „Königskegel“ bezeichnet.

Er gehört zu den Wurmjägern und macht mit Hilfe kleiner Moleküle in seinem Gift Jagd auf den Platynereiswurm (Platynereisdumerilii).

Es besteht aus zwei kleinen Hauptmolekülen, die eine wichtige Rolle spielen. Einer heißt Conazolium A und der andere heißt Genuanin, und sie können den Platynereis-Wurm täuschen.

Sie tun dies, indem sie die einheimischen Paarungspheromone des Wurms nachahmen und seinen eigenen Sexualtrieb dagegen einsetzen. Ein One-Night-Stand mit einer Kegelschnecke kann daher für Platynereis tödlich sein.

Das erste der kleinen Moleküle, Conazolium A, ahmt das native Pheromon Ovothiol nach, ein eierfreisetzendes Pheromon, das von männlichen Platynereis während der Paarungszeit freigesetzt wird.

Wenn das Weibchen im Wasser Ovothiol oder Conazolium A ausgesetzt wird, wird es dazu veranlasst, wie bei einem Hochzeitstanz in engen kleinen Kreisen zu schwimmen. Aber auch der Kaiserkegel spielt mit männlichen Würmern.

Das zweite der kleinen Moleküle, Genuanin, hat ebenfalls eine starke Wirkung auf die Platynereis, da es das native Paarungspheromon Urat nachahmen kann, das bei reifen männlichen Würmern zur Spermienfreisetzung führt.

Der normale Zweck von Urat besteht darin, die äußere Befruchtung während der Paarung abzuschließen. Die Kegelschnecke verwendet jedoch keine kleinen Moleküle, um die Platynereis dazu zu bringen, weder Eier noch Spermien freizusetzen.

Der größere Zweck, das Hormonsystem der Beute verrückt zu machen, besteht darin, sie anzulocken, da Platynereis sehr gut darin sind, sich zu verstecken.

Wenn Ihr Zuhause ein Korallenriff ist, könnte es ein langes Versteckspiel werden, und durch die Nachahmung von Paarungspheromonen kann die Kaiserkegelschnecke die Würmer mit falschen Versprechungen aus ihren Verstecken locken.

Kegelschnecken sind nicht die ersten Raubtiere, die die Pheromone ihrer Beute gegen sich selbst einsetzen, ein Phänomen, das als aggressive Mimikry bekannt ist.

Allerdings nutzt die Kaiserkegelschnecke eine stabile Nachahmung, was bedeutet, dass die verwendeten kleinen Moleküle chemisch stabiler sind als die platynereisativen Pheromone.

Dies bedeutet, dass die vom Kaiserkegel aufgetragenen kleinen Moleküle resistenter gegen Veränderungen oder Zersetzung in unterschiedlichen chemischen Umgebungen sind als die natürlichen Pheromone des Wurms. Theoretisch kann es daher das normale Paarungssystem des Wurms überfordern, ähnlich wie menschliche Antibabypillen.

Aber es gibt einen Haken! Damit der Pheromon-Nachahmungs-Trick funktioniert, muss Platynereist sexuell aktiv sein, was normalerweise nur für einen kurzen Zeitraum der Fall ist.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass sich Platynereis die restliche Zeit in ihrem Versteck sicher fühlen können. Die Kegelschnecke jagt in diesen Zeiträumen einfach mit unterschiedlichen Techniken.

Ein Beispiel dafür ist die Technik der Wurmjäger, bei der sie ihre Beute mit einem harpunenähnlichen Zahn stechen und das Nervensystem mithilfe der anderen Giftbestandteile der Kegelschnecke stören.

Die Entdeckung kleiner Moleküle mit wichtigen bioaktiven Funktionen im Kegelschneckengift ist nicht das erste Mal, dass der kleine Killer Gegenstand wissenschaftlicher Studien ist.

Das Medikament Ziconotid wurde 2004 von der FDA mit dem Ziel zugelassen, Patienten mit schweren und chronischen Schmerzen zu helfen. Das Besondere an Ziconotid ist, dass es auf Conotoxinen der „magischen Kegelschnecke“ (Conusmagus) basiert und weniger abhängig macht als Morphin und andere Opioide.

Warum ist Ziconotid kein häufigeres Schmerzmittel? Hier endet das Märchen, denn die Droge kann weder oral noch rektal konsumiert werden.

Stattdessen muss es direkt in die Wirbelsäule injiziert werden, um richtig zu wirken. Dies erfordert einen chirurgischen Eingriff, was die Anwendung des Arzneimittels leider kompliziert macht.

Einige Zapfennagelarten haben bereits medizinisches Potenzial für den Menschen gezeigt, darunter der Zauberkegel mit schmerzstillendem Potenzial.

Aber als Menschen können wir hoffen, dass diese Schnecken aufgrund der enormen Vielfalt an bioaktiven Verbindungen in den Giften von Zapfennägeln noch mehr positive medizinische Überraschungen bereiten.

Suthimon Thumtechos Profil (DTU)

Profil von Nick J. Burlet (DTU)

„Giftschnecken als Medikamentenschränke“, Current Natural Science (2014)

„Kleinmolekül-Mimikry-Jagdstrategie bei der Kaiserkegelschnecke Conus imperialis“, Sci Adv. (2021), DOI: 10.1126/sciadv.abf2704

„Intrathekales Ziconotid“, Londoner Schmerzklinik (sd)

„Somatostatin-Giftanaloga, die von fischjagenden Kegelschnecken entwickelt wurden: Vom Verhalten beim Beutefang bis zur Identifizierung von Medikamenten“, Science Advances (2022), DOI: 10.1126/sciadv.abk1410