Möt John Daly – Giftgrodornas överman

– Som barn drömde jag om att skriva den slutgiltiga boken om världens däggdjur. Men redan på A fanns det alldeles för många djur, berättar John Daly, en av världens ledande medicinska kemister.

Till sin mors förtvivlan samlade han på levande ormar, grodor, paddor och möss som han höll i familjens ombyggda kolkällare. Hans far hade inte så mycket emot djuren, men var mindre nöjd med att sonen inte gick i hans fotspår.

– Jag gjorde honom dubbelt besviken, och blev varken boktryckare eller bra på sport.

I dag är John Daly en gänglig man i sjuttiofemårsåldern och mycket olik sin namne, den storväxte och rundhyllte golfaren.

– Folk brukar bli förvånade över att jag inte är så stor som de tänkt sig, säger han när vi möts i Stockholm.

Han har under sin långa karriär upptäckt en uppsjö nya molekyler, främst från grodskinn. Nu provas varianter av dessa molekyler i läkemedelsstudier för att förhoppningsvis kunna lindra långvarig smärta och stimulera svaga hjärtan.

Kemi i stället för Korea

I skolan blev han inspirerad av sin kemilärare, och under inledande studier vid det som i dag är University of Portland blev han övertygad om att satsa på kemi i stället för att ta värvning och delta i Koreakriget. Så kemi fick det bli, först en magisterexamen i biokemi och sedan disputerade han i organisk kemi vid Stanford University.

I samma veva, i slutet av 1950-talet, gifte han sig och fick två döttrar, men äktenskapet blev kortvarigt. Hans fru trodde att han hade en älskarinna eftersom han alltid jobbade över, men John Daly beskriver det som en passionerad relation till the dear lab. Och till skillnad från ungdomsäktenskapet är det en relation som har bestått. Ögonen lyser när han berättar om hur man genom en rad sinnrika experiment till slut lyckas komma fram till en viss kemisk struktur.

– Det är ju strukturen som avgör precis alla egenskaper hos en molekyl!

Den förfinade teknik som dagens kemister använder för att analysera molekylers sammansättning och struktur fanns inte i början av 1960-talet. I stället var man tvungen att bygga upp varje ny molekyl bit för bit i omständliga synteser för att sedan testa dem. John Daly berättar att han ägnade en god del av sitt första år efter doktorsexamen åt att ta reda på strukturen hos en så kallad alkaloid i pepparmynta. I dag skulle det ha gått på några dagar, konstaterar han.

Det tog många år av kemi- och farmakologistudier innan han återknöt kontakten med det djurliv som han brunnit för i barndomen. Men så 1964 fick han i uppdrag att åka till Colombia för att samla in så kallade pilgiftsgrodor. Namnet har grodorna fått av de giftkörtlar som gör deras skinn så giftigt att indianerna kan använda dem för att förgifta sina pilar. Möjligen innehöll deras gift några intressanta molekyler?

– Jag tyckte att det skulle bli toppenkul att få samla grodor igen, säger han.

John Daly var som nyskild särskilt lämplig att skicka till ett så farligt land. ”Ingen sörjande änka skulle bli resultatet” om han inte kom hem, som hans chef Bernard Witkop uttryckte saken.

Den första grodan

Denna första grodexkursion varade i tre veckor, och han samlade med hjälp av lokalbefolkningen i den lilla byn Playa D Oro ihop hela tusen exemplar av grodan Phyllobates aurotaenia – som John Daly kallar ”den första grodan”, och som också pryder hans visitkort.

Ur grodornas giftkörtlar gick det att ta fram ett gift som är tio gånger starkare än tetrodotoxin, det gift som finns i japanska blåsfiskar. I mitten av 1960-talet var detta nyfunna ämne ett av de starkaste gift som man kände till. Det tog dock flera år att få fram vilken molekyl som ligger bakom giftverkan – en steroid, som forskarna kallade batrachotoxin. Ämnet aktiverar natriumkanaler i nervceller och används i dag som ett verktyg i farmakologisk forskning. Med giftets hjälp går de normalt elektriskt känsliga kanalerna att öppna utan elektrisk påverkan.

Ett annat bidrag till farmakologin är forskolin. Det utvinns ur den indiska växten Coleus forskolii, som är uppkallad efter Linnés lärjunge Peter Forsskål. Det visar sig att forskolin har förmåga att starkt öka halten av så kallat cykliskt AMP, en molekyl som celler använder för att skicka interna signaler. Har upptäckten av forskolin bidragit till mer kunskap?

– Ja, farmakologen Al Gilman sa till mig att utan forskolin skulle han aldrig ha kunnat göra sina studier om G-proteiner, och han fick ju Nobelpris 1994, säger John Daly. G-proteiner är viktiga för den interna signaleringen i celler.

Den giftigaste grodan

Nästa grodtur ägde rum 1967. John Daly fick då ett brev från Charles Myers som forskade om grodor och kräldjur, herpetologi, i Panama. Han skrev att det där fanns en massa färgglada grodor som kunde vara intressanta. Den fem veckor långa resan var inledningen till ett samarbete som kom att vara i decennier.

– Vi har samlat in grodor i Costa Rica, Colombia, Venezuela, Brasilien, Peru och Surinam – sammanlagt 70 olika grodarter. Sedan arbetade jag själv på Madagaskar och i andra delar av Afrika, i Australien och Thailand, säger John Daly.

Den giftigaste grodan som han har träffat på är Phyllobates terribilis. Det sägs att giftet från en enda groda kan döda uppåt tusen människor. Denna extremt giftiga amfibie stötte forskarna ihop med i Colombia.

– De grodor vi hittade hade ibland ärr på ryggen, som minne av när indianerna hade strukit sina pilar eller spjut mot dem, säger John Daly.

Forskarnas grodjakt förde dem till en by nära den lilla ö där grodorna fanns, och av byhövdingen lånade forskarna en sovplattform uppbyggd på pålar.

Iförd skyddsglasögon och flerdubbla gummihandskar flådde John Daly de grodor de kunnat fånga, ett riktigt pilljobb. Men när forskarna vaknade dagen därpå väntade en obehaglig överraskning: alla höns och hundar som ingick i hushållet var döda. Trots all försiktighet under arbetet med grodorna hade det kommit grodgift i gräset.

Den största upptäckten

Under årens lopp har John Daly finkammat tropiska skogar i fyra världsdelar efter grodor. Sammanlagt har han funnit och beskrivit omkring 800 nya substanser, framför allt av ämnesklassen alkaloider.

Alkaloider styr hur signaler skickas mellan nervceller, exempelvis genom att aktivera jonkanaler eller påverka vissa mottagarmolekyler. Denna typ av ämnen kallas centralstimulerande, och hit hör även narkotiska preparat som LSD och kokain. De alkaloider som man har tagit fram ur grodornas skinn har visat sig vara allt från dödligt giftiga till smärtstillande.

Till den sistnämnda gruppen hör John Dalys viktigaste upptäckt. Det var i slutet av 1970-talet som forskarna fick tips om en ny groda, som skulle finnas i Ecuador. De gav sig ut på en expedition och fann till slut grodor av arten Epipedobates tricolor uppe i bergen, där de fångade in 750 stycken.

När de analyserade deras giftinnehåll gick det att få fram ett åttiotal olika ämnen, varav ett ynka milligram av en okänd substans. Den verkade dock vara särskilt intressant. I försök där möss fick ämnet insprutat reagerade de på samma vis som de gör när de utsätts för opioider – de kröker svansen i en karakteristisk böj upp över ryggen.

Eftersom det fanns för litet material för att analysera ordentligt sparade John Daly provet i frysen. Han gav sig även iväg på en extra insamlingstur, men den resulterade ”bara” i 138 nya grodor. Så i avvaktan på att analystekniken skulle gå framåt blev provet liggande på is under hela 1980-talet. Det var först 1992, när tekniken slutligen hade förfinats, som det ur provet gick att få fram ämnets exakta struktur och kemiska formel.

Strukturen liknade till forskarnas förvåning molekylen nikotin. Att ett nikotinliknande ämne kunde vara smärtlindrande var något nytt. För första gången förstod man att kroppens mottagarmolekyler som känner igen nikotin är viktiga i vårt smärtsystem.

Kan bli ny smärtmedicin

Den nya molekylen kallades epibatidin efter grodan. Dess smärtlindrande effekt gav upphov till febril aktivitet bland kemister både inom universitetsvärlden och vid läkemedelsföretagen. Tanken är att skapa molekyler som liknar epibatidin vad gäller dess smärtstillande förmåga, men som inte är giftiga eller ger biverkningar. En sådan molekyl kallas ABT-594 och är två hundra gånger mer kraftfull som smärtstillare än morfin. Den har dock visat sig ha biverkningar, men det pågår läkemedelsstudier med andra varianter.

En annan grupp intressanta ämnen är så kallade pumiliotoxiner, som John Daly hoppas mycket på. De är hjärtstimulerande, på liknande vis som ämnet digitalis, som kommer från fingerborgsblomma.

– Jag ska börja samarbeta med den svenske elektrofysiologen Peter Århem och med hjälp av pumiliotoxiner studera hur olika slags jonkanaler som styr exempelvis nerv- och muskelceller fungerar, säger John Daly.

Förhoppningen är att arbetet i framtiden ska göra det möjligt att ta fram varianter av pumiliotoxiner som kan fungera som läkemedel mot exempelvis hjärtsvikt eller kronisk smärta.

Att söka efter nya molekyler i naturen är en trend bland läkemedelsföretag (se Tillbaka till naturens medicinskåp, F&F 6/05), och många förespråkar denna metod som en genväg till att hitta nya strukturer, bättre än att syntetisera molekyler på måfå. John Daly håller med.

– De molekyler vi hittar i naturen är verksamma. Var de inte det skulle inte Moder natur lägga energi på att tillverka dem, säger han.

Expert på konstiga gifter

Med tiden har John Daly blivit något av en expert på underliga gifter, och andra forskare kommer med sina prover för att få hjälp att utreda gifternas struktur. Det är inte bara groddjur som kan vara giftiga utan även fåglar. Ett sådant exempel är arten Pitohui som lever i Papua Nya Guinea (se Så blir fåglar giftiga, F&F 5/05). Där var John Daly behjälplig med att undersöka vilket gift som fåglarna bär på, så kallat homobatrachotoxin.

John Daly berättar om ett annat fall, där forskare funnit ett slags giftiga fåglar i Afrika. Här hade man inte i förstone försökt utröna vilket gift det rörde sig om, men att fåglarna var giftiga hade framgått eftersom varken getingar eller katter var intresserade av att äta slaktavfall från just denna fågel. När forskarna till slut kontaktade John Daly, visade det sig vara ett lyckokast.

– De hade verkligen tur som skickade sitt prov till oss, det tog bara en dag att ta fram exakt vilken alkaloid det handlade om. Jag kände igen masspektrometriprofilen eftersom det var samma gift som hos fåglarna i Nya Guinea. Hade de skickat provet till någon annan hade de kunnat få vänta månadsvis på resultat, säger John Daly och tillägger:

– Det är inte i vägen att ha litet tur när man forskar!

En viktig del i John Dalys forskning har varit att försöka utröna hur groddjuren blir giftiga. Först trodde man att grodorna på något vis kunde tillverka eget gift, men ganska snart insåg forskarna att det snarare är så att grodorna äter något som de sedan kan omvandla. Det förklarar varför grodor av samma art som lever i olika områden är olika giftiga och även varför pilgiftsgrodor i fångenskap tappar sin förmåga att tillverka gift.

Det man vet är att vissa slags mikroorganismer i grodornas mage kan tillverka gifter, som blåsfiskgiftet tetrodotoxin. Genom åren har John Daly funnit flera andra källor till gifter, främst inom insektsfaunan. Byggstenar till giftet batrachotoxin får grodor exempelvis via myror och termiter. Och i fallet med de giftiga fåglarna från Papua Nya Guinea är det små bittra skalbaggar av släktet Choresina som ligger bakom.

– Lokalbefolkningen varnar för att man blir ”bedövad i ögat” om man vandrar in i en sådan svärm, säger John Daly.

Alkaloider i kvalster

Det finns även tusenfotingar som innehåller förstadier till gifter, och nu senast i våras visade det sig att en typ av kvalster ligger bakom giftigheten hos grodor av arten Oophaga pumilio. I kvalstren fann John Daly och hans medarbetare ett åttiotal olika alkaloider, varav fyrtio tidigare okända.

– Det är märkligt med kvalstren – vad ska de med så många olika alkaloider till? Hos myror kan jag förstå det, eftersom de har sociala strukturer där det kan vara en poäng med ett sådant intrikat signalsystem. Men kvalstren är kanske mer avancerade än vad vi trott, funderar han.

När det gäller epibatidin är han övertygad om att giftet i grunden kommer från någon sorts tobaksplanta. Grodan äter sannolikt inte själva växten, utan får i sig giftet via någon larv eller insekt som är anpassad så att den kan tugga i sig växtens blad utan att dö av nikotinförgiftning.

Han beskriver också ett pågående projekt där hans medarbetare har funnit ett slags mal, som har som strategi att lägga sina ägg i spindelnät. Där är äggen skyddade från glupska konkurrerande insekter. Haken är att det borde vara förenat med livsfara för malen att komma så nära spindeln. Det visade sig dock att malen är giftig och att giftet framför allt är lokaliserat till dess orangefärgade vingar.

– Den skyddar sig mot spindeln genom att hålla vingarna framför sig, säger John Daly och illustrerar med gester. Naturen är bra smart – men frågan är ju hur malen kan transportera giftet till vingarna…

Tack till alla grodor

Det är en mycket naturintresserad man, som efter femtio år fortfarande är nyfiken på hur djur och växter samspelar och som ständigt vill finna nya amfibier att testa. Under sin vistelse i Sverige besökte han Linnéutställningen på Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm.

– Där fanns en mycket spännande europeisk eldsalamander. Den vore väldigt rolig att få ta prov från, säger John Daly.

På en direkt fråga erkänner han dock att han har dåligt samvete över alla grodor han har flått. I sitt föredrag på Kungl. Vetenskapsakademien ägnade han också sin sista bild, som så många andra forskare, åt att tacka viktiga medarbetare. Skillnaden är att han tackar de tusentals grodor som gett sina liv för vetenskapen.