North American horned lizards of the genus Phrynosoma are largely myrmecophagous and squirt systemic blood from circumocular sinuses during encounters with certain mammalian predators. The predators react with distinct revulsion. Using bioassay-guided fractionation of blood plasma, we endeavored to identify the source and characteristics of the active chemical compound(s) responsible for this negative oral response. Our results of coyote bioassays and a series of novel mouse bioassay experiments were largely concordant. The active compound(s) was likely plasma-borne with a molecular weight (mw) of between 800 and 1,600. To identify the source of the active compound(s), we noted bioassay responses of different species of horned lizards. The active compound(s) was present in plasma fractions of species known to eat Pogonomyrmex and squirt blood, and it was absent in the plasma fractions of species that do not squirt blood and eat other ants or arthropods. Plasma fractions from individuals of P. cornutum, a blood-squirting species, fed Pogonomyrmex had more aversive levels of the active compound(s) compared to those given a cricket diet. In addition, extracts from Pogonomyrmex indicate that the active compound(s) in lizard plasma is associated with the abdomen of these ants, where venom is stored. The toxic enzymes of ant venom may be metabolized by horned lizards resulting in one or more small peptides that act as the active ingredient(s) in the lizard's circulating blood. We suggest that utilization of this widely dispersed, venomous, and abundant diet only became available to stem horned lizards with the evolution of unique prey capture techniques. This broadened diet then led to incorporation of the compound(s) from Pogonomyrmex spp. into their blood plasma, facilitating the evolution of antipredator blood-squirting. These transformative events apparently established an evolutionarily stable configuration that led to or expanded the unique “Phrynosoma suite” of characteristics from which subsequent diverse clades have evolved across arid North America.

Las lagartijas cornudas norteamericanas del género Phrynosoma, son en gran parte mirmecófagos, arrojan sangre de man-era sistémica por los senos circumoculares durante los encuentros con ciertos mamíferos depredadores. Cuando la sangre entra en su cavidad bucal, los depredadores reaccionan con una clara repulsión. Utilizando la fracción del plasma sanguíneo en bioensayos, identificamos las características y el origen de los compuestos químicos activos responsables de esta respuesta oral negativa. Los resultados de una serie de experimentos de bioensayos con coyotes, así como una nueva serie de experimentos de bioensayos con ratones, fueron en gran medida concordantes. Es probable que los compuestos activos sean transportados en el plasma con un peso molecular de entre 800 y 1600 (mw). Para identificar el origen de los compuestos activos, se observaron las respuestas de bioensayos en ratones del plasma de diferentes especies de lagartijas cornudas. Los resultados indican que los compuestos activos están presentes en las fracciones del plasma de especies que son conocidas por comer Pogonomyrmex y su relación con arrojar sangre, y además, que están ausentes en las fracciones del plasma que no arrojan sangre, y que comen otras hormigas y artrópodos. Las fracciones de plasma de individuos de P. cornutum, una especie sanguinolenta, alimentadas con Pogonomyrmex presentó niveles más elevados de compuestos en su plasma en comparación con los alimentados con grillos. Además, fracciones de plasma de Pogonomyrmex indican que el compuesto activo(s) en la plasma está asociado con el abdomen de estas hormigas, que es donde se almacena el veneno. El rol aparente del veneno de la hormiga cosechadora en la bioactividad del plasma en las lagartijass cornudas, puede no deberse a su absorción directa. En cambio, las enzimas tóxicas del veneno de las hormigas pueden ser metabolizadas por estas lagartijas, lo que da como resultado uno a más péptidos pequeños que actúan como ingredientes activos en la sangre circundante de estas. Nuestro estudio abre un campo de investigación para comprender las complejidades de las relaciones evolutivas entre las diversas especies de lagartijas cornudas y Pogonomyrmex spp. Sugerimos que esta dieta abundante, venenosa y ampliamente dispersa, solo estuvo disponible para lagartijas cornudas con la evolución de técnicas únicas de captura de presas. Esta dieta condujo posteriormente a la incorporación de los compuestos de Pogonomyrmex spp. en el plasma sanguíneo, lo que facilitó la evolución de los chorros de sangre con funcionalidad antidepredador. Estos eventos transformadores aparentemente establecieron una configuración evolutiva del “conjunto Phynosoma”, con características únicas, a partir de las cuales los subsiguientes diversos clados han evolucionado a lo largo de la árida América del Norte.