Ernte Venom Giftstoffe aus Assassin Bugs und andere Heteropteran Insekten

Raubwanzen sind eine Gruppe von Insekten, die Gift verwenden, um ihre Beute zu lähmen und vorzuverdauen. Doch obwohl Tiergifte als neuartige Medikamente, Insektizide und wissenschaftliche Werkzeuge von Interesse sind, sind die Toxine, die sie produzieren, fast völlig uncharakterisiert. Ein Grund dafür ist, dass Mörderwanzen im Vergleich zu ikonischen giftigen Gliederfüßern wie Spinnen und Skorpionen weniger bekannt sind.

Ein weiterer Grund ist, dass bis vor kurzem nur wenige Informationen darüber verfügbar waren, wie ihre Giftstoffe gewonnen werden können. In diesem Video stellen wir Methoden vor, die es Forschern ermöglichen, Giftgifte von Raubwanzen und auch von verwandten Insekten wie riesigen fischtötenden Wasserwanzen erfolgreich zu gewinnen. Protokoll eins beschreibt, wie man Gift durch Elektrostimulation erntet.

Sammeln Sie zunächst geeignete Insekten. Erwachsene und große Nymphen sind am einfachsten zu handhaben. Der Einsatz von Käfern zwei bis sieben Tage nach der Fütterung ist ideal, um sicherzustellen, dass die Insekten Giftvorräte angesammelt haben, aber nicht verhungern.

Bereiten Sie eine Pinzette mit Elektroden an den Spitzen vor und schließen Sie sie an eine Stromversorgung an. Im Idealfall sollte es sich dabei um einen Elektrostimulator handeln, der in der Lage ist, Fünf-Millisekunden-Impulse bei fünf Hertz abzugeben. Verwenden Sie Spitzenspannungen zwischen 15 und 25 Volt für kleine bzw. große Insekten.

Wenn kein Elektrostimulator verfügbar ist, verwenden Sie konstante Spannungen von fünf bis 12 Volt. Halten Sie das Insekt mit Gummibändern und einer Schaumstoffplattform fest. Lege den Rüssel des Insekts in ein Auffangrohr.

Ein P200-Pipettenröhrchen ist ideal für die meisten Raubwanzen. Optional kann vor der Ernte eine kleine Menge Wasser in die Spitze gegeben werden, um eine maximale Rückgewinnung des Giftes zu gewährleisten. Tragen Sie leitfähiges Gel auf die Elektroden auf, schalten Sie die Stromversorgung ein und setzen Sie die elektrifizierte Pinzette auf das Insekt auf.

Experimentieren Sie mit einer Reihe von Kontaktpunkten, während Sie die Ausstoßung des Giftes aus dem Rüssel überwachen. Lagern Sie das Gift bei eisigen Temperaturen, um eine autoproteolytische Verdauung zu vermeiden. Wiederholen Sie die Elektrostimulation mit einem neuen Pipettenröhrchen, bis kein Gift mehr vorhanden ist.

Protokoll zwei beschreibt, wie man Gift erntet, indem man eine Abwehrreaktion provoziert. Bereiten Sie einen Käfer wie oben beschrieben vor und halten Sie ihn zurück, indem Sie den Rüssel in eine Auffangspitze einführen. Belästigen Sie den Käfer sanft, um eine Abwehrreaktion zu provozieren, ohne das Tier zu verletzen.

Manchmal kann das einfache Zurückhalten des Tieres oder das Einführen des Rüssels in das Sammelröhrchen eine Abwehrreaktion hervorrufen, die von der Ausstoßung des Giftes aus dem Rüssel begleitet wird. Wenn nicht, berühren Sie das Tier vorsichtig am Brustkorb, an den Beinen, am Bauch und vor allem an den Antennen, um Gift hervorzurufen. Im dritten Protokoll, in der schriftlichen Form dieses Artikels, beschreiben wir auch, wie man Gift von Arten erntet, die defensiv Gift spucken.

Protokoll vier beschreibt, wie das Gift durch Dissektion direkt aus den Giftdrüsen gewonnen werden kann. Betäuben Sie die Tiere, indem Sie sie 10 Minuten lang Kohlendioxid aussetzen. Führen Sie drei Stifte in den hinteren Bauch ein, um das Insekt festzuhalten, ohne die Giftdrüsen zu durchstechen.

Schneiden Sie mit einem Miniaturskalpell einen kurzen Schnitt in der Mittellinie in die Bauchfläche. Verwenden Sie eine Miniaturschere, um die Mittellinie in anteriorer Richtung zum Kopf zu verlängern, und achten Sie darauf, nur das Exoskelett zu schneiden und die inneren Strukturen nicht zu beschädigen. Um die inneren Strukturen freizulegen, machen Sie mehrere seitliche Schnitte, die sich vom Mittellinienschnitt bis zur Seite des Insekts erstrecken.

Das ventrale Exoskelett zwischen jeweils zwei Schnitten kann dann nach hinten gesteckt werden, um die inneren Strukturen freizulegen. Fluten Sie die Sezierschale mit einer Kochsalzlösung, bis der Käfer untergetaucht ist, damit die inneren Strukturen nach oben schwimmen und leichter sichtbar werden können. Die Giftdrüsen erscheinen als durchscheinende, längliche Strukturen, die sich auf jeder Seite des Verdauungskanals erstrecken.

Sie mit einer Pinzette und einer Mikroschere vorsichtig Binde- und Nervengewebe sowie die Luftröhre und versuchen Sie, den Verdauungskanal oder die Giftdrüsen nicht zu zerreißen. Die Hauptdrüse ist an ihrer charakteristischen Struktur mit Front- und Hinterlappen und zwei Gängen, die sich am Hilus treffen, zu erkennen. Bei Raubwanzen und vielleicht auch anderen Heteropteren werden fast alle Giftstoffe in den Lumen der beiden Lappen der Hauptdrüse gespeichert.

Daher können nach der Befreiung der Hauptdrüse von Luftröhre und Bindegewebe die beiden vom Hilus führenden Kanäle durchtrennt und die Hauptgiftdrüse entnommen werden. Ist auch die akzessorische Drüse gewünscht, so liegt sie meist dicht am Darm und kann durch Nachzeichnen der Gänge vom Hilus aus eindeutig identifiziert werden. Achten Sie in jedem Fall darauf, die Drüsen nicht vorzeitig zu brechen und das Gift an die umgebende Kochsalzlösung zu verlieren.

Wenn die Lappen der Hauptdrüse abgetrennt werden sollen, tun Sie dies schnell nach der Entnahme aus der Kochsalzlösung und fahren Sie sofort mit der Entnahme des Inhalts der Drüsenlumen fort, wie in den Schritten 4.6 und 4.7 des schriftlichen Manuskripts beschrieben. Die Ergebnisse variieren je nach dem genauen Unterprotokoll und der verwendeten Insektenart. Das erste und zweite Unterprotokoll, das in diesem Video vorgestellt wird, zeigten, wie Giftgifte durch Elektrostimulation bzw. Belästigung gewonnen werden können.

Beide Verfahren ergeben typischerweise eine konzentrierte Flüssigkeit, die etwa 50 bis 250 Milligramm pro Mil Protein und über 100 proteinbasierte Komponenten, einschließlich Enzyme, porenbildende Toxine und Peptide, enthält. Der Hauptvorteil dieser beiden Protokolle besteht darin, dass sie schnell und nicht tödlich sind und das Gift nicht durch Drüsengewebe kontaminiert wird. Der größte Nachteil bei der Entnahme durch Elektrostimulation oder Belästigung besteht darin, dass die Drüsenquelle des gewonnenen Giftes unbekannt ist und der Proteingehalt des entnommenen Giftes je nach Protokoll unterschiedlich sein kann.

Außerdem sind Elektrostimulation und Belästigung nicht bei allen räuberischen Arten von Heteropteren wirksam. Im letzten Subprotokoll haben wir gezeigt, wie man die angeschwollenen Giftdrüsen sezieren kann, um Giftstoffe direkt zu ernten. Diese Technik ergibt auch einen Cocktail aus verschiedenen Proteinen, obwohl in diesem Fall die Giftgifte eine gewisse Kontamination mit Drüsengewebe aufweisen können.

Ein Vorteil der Gewinnung von Toxinen aus präparierten Drüsen ist jedoch, dass das Ursprungskompartiment der Drüsen genau bekannt ist. Zusammenfassend ermutigen wir die Forscher, eine für ihre Forschungsfrage geeignete Erntemethode zu wählen. Zum Beispiel werden Untersuchungen über die Biologie des Gifteinsatzes innerhalb einer Art von Vorteil sein, wenn mehrere Erntetechniken eingesetzt werden.

Für Bioprospektionsstudien kann eine einzige Methode zur Gewinnung von Giften mehrerer Arten wirtschaftlicher sein, abhängig vom spezifischen Versuchsdesign. Wir hoffen, dass dieses Video und der begleitende geschriebene Artikel es den Forschern erleichtern werden, Gift von Raubwanzen und anderen heteropteren Insekten zu gewinnen, was eine Voraussetzung für das Verständnis ihrer Zusammensetzung, Bioaktivität und Evolution ist.