Chimica di difesa degli uccelli

Pitohui dichrous Bonaparte,1850
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Pitohui dichrous
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Nel 1989 una spedizione zoologica dell' Università di Chicago (research team’s leader, Bruce Beehler), recatasi in Papua Nuova Guinea (Varirata National Park) con lo scopo di catturare e studiare da vicino gli affascinanti Uccelli del Paradiso (Paradisaea raggiana) si è trovata ad avere a che fare con una imprevista e "piacevole" importante scoperta del mondo dei volatili.

John P. Dumbacher
Il ricercatore, all'epoca studente (a graduate student), John P. Dumbacher dell' University of Chicago, appartenente al gruppo sponsorizato dal National Geographic, in giorni diversi ha catturato con le reti un uccello passeriforme endemico della Nuova Guinea, dalle dimensioni di un tordo, chiamato Pitohui dichrous, già descritto da Bonaparte nel 1850 e pubblicato nel "Comptes Rendus Hebdomadaire des Séances de l'Académie des Sciences [Paris]" 31, pag.563;  chiamato dai nativi "rubbish birds", Uccello dei rifiuti,  Hooded Pitohui / Black-headed,  della Fam. Pachycephalidae Swainson, 1831.
La seconda volta, dopo il maneggiamento dell' uccello, John si è graffiato e leccandosi per istinto le mani, subito dopo, ha sentito l'intorpidimento delle labbra con un bruciore in bocca; tipiche manifestazioni in presenza di tossine. Non ha assolutamente pensato che la senzazione fosse causata dall' uccello fino a quando ad altro appartenenete la spedizione non è successa la stessa cosa.

Dumbacher così descrisse l'accaduto " ... come quando si riceve una scossetta appoggiando la lingua ad una betteria da 9 volt. La lingua comincia a formicolare e a bruciare.La bocca si intorpidisce. Il tutto, poi dura parecchie ore. "

La diagnosi fatta dal medico John W. Daly, erpetologo, esperto in chimica delle sostanze secrete dai pesci e dalle rane è stata stupefacente: avvelenamento da “ homobatrachotoxina ”, sostanza presente copiosamente sulla pelle e nelle piume del Pitohui. Da ricordare che il Pitohui era già stato studiato e descritto ma si ignorava che avesse al proprio servizio un "arma chimica", del tutto simile, come indica il nome, ai veleni dei batraci (Batracomiomachie).
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Eseguendo delle indagini, è stato trovato che una tossina, l'alcaloide homobatrachotoxin, era concentrata nelle piume e nella pelle dell' uccello.

formula chimica del homobatrachotoxin
formula chimica o
formula di struttura (struttura atomica di una molecola)
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La concentrazione è variabile secondo la specie. Questa tossina è simile alla batrachotoxin, l'ingrediente attivo costituente il veleno delle frecce preso dalle rane (Phyllobates terribilis, P.bicolor e P.aurotaenia; fam Dendrobatidae).

formula chimica del batrachotoxin
formula chimica o
formula di struttura (struttura atomica di una molecola)

Il Batracho-toxin e l' Homo-batracho-toxin sono fra i più potenti di tutti i veleni senza proteine naturali .
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Salvo future scoperte, l’unico essere vivente egualmente in grado di secernere l’homobatrachotoxina è un particolare tipo di rana, (Amphibia, Dendrobatidae) la Rana dorata Phyllobates terribilis Myers, Daly, and Malkin, 1978, diffuso nelle foreste pluviali delle Ande occidentali colombiane.

[nota: È considerata uno degli animali più velenosi attualmente studiati, nonostante perda di velenosità se allevata in cattività (pare infatti che gran parte del veleno secreto sia sintetizzato dalle foglie di media velenosità delle quali si nutre).
Gli indios, da sempre a conoscenza delle proprietà velenose della rana, sono infatti soliti "avvelenare" (impregnare) le loro frecce strofinandole sul dorso della rana. Questa stuzzicata, per farla sentire in pericolo, produce il veleno].


Gli uccelli tossici non hanno una grande importanza dal punto di vista medico, sono solamente interessanti ed affascinanti.
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          Possono essere anche tossici : La  biologia, il comportamento e quant'altro circa il Pitohui sono ancora sconosciuti. Una delle cose più importanti è sapere come questi uccelli creano l' homo-batracho-toxin .-

Gli scienziati suppongono che il veleno derivi da qualcosa nella dieta degli uccelli, poichè questo spiegherebbe la discrepanza nella tossicità fra uccelli delle specie differenti .-

I livelli dei batracho-toxins variano secondo le differenti popolazioni di Pitohui. E' un risultato compatibile con l'ipotesi che questi uccelli assumono le tossine da una fonte dietetica.-

Non è conosciuto come gli stessi uccelli sopravvivono al veleno nei loro corpi.-
La tossina probabilmente è usata come meccanismo di difesa contro i serpenti e le aquile predatrici.
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Ifrita kowaldi (De Vis, 1890)

Ifrita di Kowald

Tossine simili sono state trovate in un altro uccello passeriforme insettivoro dell' Indonesia; Papua Nuova Guinea, l' Ifrita di Kowald, Blue-capped Ifrita,  Ifrita kowaldi (De Vis, 1890) in origine Todopsis kowaldi, che appartiene ad un Genere differente l' Ifrita, battezzato dal Rothschild nel 1898, Bull.Brit.Orn.Club,7, pag.53, ora appartenente alla Famiglia Cinclosomatidae [ex Orthonychinae, futuro Corvidae ?]. Uccello dedicato a  Charles Kowald (fl. 1890) Agente Governatore della British New Guinea  Il genere Ifrita conta soltanto una specie. E' un piccolo uccello dal capo blu di soli 30 grammi, localmente conosciuto come "slek-yakt" (Uccello amaro).Vive a 2.000 metri e si ciba anche di Scarabei (ordine dei Coleotteri) Choresine. Come i summenzionati Pitohui, questo uccello concentra le tossine nelle  piume e nella pelle.

Respirando profondamente, le piume dell' Ifrita inducono a tossire. Le difese chimiche fra gli uccelli potrebbero essere più diffuse di quanto si pensi.

La difesa dei Pitohui è così efficace che altri uccelli, che non possiedono l'agente tossico, imitano la colorazione distintiva del pitohui per simularne la tossicità.
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In tutto, 5 specie del genere Pitohui e ora anche l' Ifrita usano un meccanismo di difesa chimica. Parecchie varianti chimiche dei batrachotoxins sono state identificate compreso tre agenti identificati recentemente.


Bibliografia:

1. J. P. Dumbacher and R. C. Fleischer.  2001. Phylogenetic evidence for colour-pattern convergence in toxic pitohuis: Müllerian mimicry in birds?  Proceedings of the Royal Society of London: Biology, 268: 1971-1976.

2. L. Shapiro and J. P. Dumbacher.  2001.  Adenylate kinase intron 5: A new nuclear locus for avian systematics. The Auk, 118(1): 248-255.

3. J. P. Dumbacher, T. Spande, and J. W. Daly.  2000.  Batrachotoxin alkaloids from passerine birds: A second toxic bird genus (Ifrita kowaldi). Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97(24): 12970–12975.

4. J. P. Dumbacher.  1999.  The evolution of toxicity in Pitohuis: I. Effects of homobatrachotoxin on chewing lice (Order Phthiraptera). The Auk 116(4): 957-963.

5. R. Visnak and J. P. Dumbacher.  1999.  Comparison of four fumigants for removing avian lice.  Journal of Field Ornithology, 70(1): 42-48.

6. J. P. Dumbacher.  1997.  The ecology and evolution of chemical defense in the avian genus Pitohui.  Ph.D. Thesis.  University of Chicago.

7. J. P. Dumbacher and S. Pruett-Jones.  1996.  Avian chemical defense.  Current Ornithology, 13: 137-174.

8. B. M. Beehler and J. P. Dumbacher.  1996.  More examples of fruiting trees visited predominantly by birds of paradise.  Emu, 96: 81-88.

9. J. P. Dumbacher, B. M. Beehler, T. F. Spande, H. M. Garraffo, and J. W. Daly.  1993.  Pitohui: How toxic and to whom?  Science, 259: 582-583.

10. J. P. Dumbacher, B. M. Beehler, T. F. Spande, H. M. Garraffo, and J. W. Daly.  1992.  Homobatrachotoxin in the genus Pitohui: Chemical defense in birds? Science, 258: 799-801.

11. J. P. Dumbacher.  1991.  Bird life of Kagi, Central Province.  Muruk (Journal of the Papua New Guinea Bird Society), 5(1): 19-21.

12. B. M. Beehler and J. P. Dumbacher.  1990.  Interesting observations of birds at Varirata National Park, June - July 1990.  Muruk, 4(3): 111.

Abstracts:

13. J. P. Dumbacher.  1994.  Chemical defense in New Guinean birds.  Journal für Ornithologie 135(3): 407.

14. J. W. Daly and J. P. Dumbacher.  1994.  Alkaloids as a chemical defense in birds.  Journal für Ornithologie 135(3): 408.

Book Reviews:

15. J. P. Dumbacher.  1991.  [review of] The Ruff, by Johan G. Van Rhijn.  The Auk 108(4): 1007.

16. J. P. Dumbacher.  1991.  [review of] Social, Sexual, and Pseudosexual Behavior of the Blue-bellied Roller, Coracias cyanogaster: The Consequences of Crowding or Concentration, by Martin Moynihan.  Auk 108(2): 457.

Dal Web:
17. http://nationalzoo.si.edu/Publications/ZooGoer/2001/2/intoxnewguineabirds.cfm
The Intoxicating Birds of New Guinea
by John Tidwell


Cronologia Ornitologica
Neornithes: nomina avium
16 agosto 2008
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Un nuovo studio indica che il serpente Tigrinus asiatico di Rhabdophis diventa tossico sequestrando le tossine dalla propria preda. -
http://it.mongabay.com/news/2007/0129-snake.html