Evolution of a unique defensive organ in snakes: Exploration of the developmental origin and the transitional process of prey toxin exploitation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03719
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Mori Akira 京都大学, 理学研究科, 教授 (80271005)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 直樹 京都大学, 農学研究科, 教授 (30293913) ; 土岐田 昌和 東邦大学, 理学部, 准教授 (80422921)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 防御機構 / 毒 / 進化 / 爬虫類 / ホタル

Outline of Final Research Achievements

A Japanese colubrid snake, Rhabdophis tigrinus, sequesters toxins from toads consumed as prey and stores them in the nuchal glands, which are embedded under the skin of the neck region, for the defensive use. Several congeneric species in China do not eat anurans and instead feed earthworms as main diet. We have revealed that these species also possess toxins similar to those of toads, but they sequester the toxins from fireflies, not toads. This implies that the evolution from toad-toxin utilization to firefly-toxin utilization has occurred in the ancestral species of Rhabdophis in China. In addition, we showed the morphological variation of the nuchal glands among species and clarified the diversity of the nuchal gland system in Rhabdophis.

Free Research Field

動物行動学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

毒を持つ餌を食べ、その毒を自分自身の防御に再利用する種は昆虫をはじめとする多くの動物群で知られている。ヤマカガシは餌毒を蓄積するためだけの頸腺という特殊な器官を持っているという点で、極めて珍しいヘビである。今回の研究により、毒源として利用する餌がヒキガエルからホタルへという、分類学的にも生態学的にもかけ離れた動物へ移行する進化が起こったことが示された。このような移行は他の動物群ではまったく知られていない極めて珍しい現象である。