Змеи по всему миру эволюционируют схожим путём к устойчивости к яду
Биологи из Университета штата Юта долгое время изучали различные виды североамериканских подвязочных змей, которые выработали удивительную устойчивость к смертельному нейротоксину, содержащемуся в безобидных на вид тритонах — излюбленной пище этих змей.
Исследователи обнаружили, что разные виды змей в Центральной и Южной Америке и Азии выработали ту же устойчивость поразительно схожим образом.
Результаты, полученные выпускником USU Крисом Фельдманом, PhD’08, профессором биологии USU Эдмундом Броди-младшим, его сыном Эдмундом Броди III из Университета Вирджинии и бывшим сотрудником USU Майком Пфрендером из Университета Нотр-Дам, опубликованы 5 марта 2012 года в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Нам удалось выяснить генетическую основу адаптаций у каждой из этих змей, — говорит ведущий автор Фельдман. — Мы обнаружили, что каждая змея — от неотропической наземной змеи Центральной и Южной Америки до тигрового ужа Восточной Азии — эволюционировала на генетическом уровне почти точно так же, как и подвязочные змеи».
Каждая из этих змей питается амфибиями, которые выделяют тетродотоксин (TTX) — яд, гораздо более смертоносный, чем цианид. Это тот же нейротоксин, что содержится в рыбе фугу, которая, будучи приготовленной обученными поварами, дарит любителям суши захватывающий, хотя и рискованный, гастрономический опыт. Тетродотоксин также является предполагаемым ингредиентом так называемого «зомби-порошка».
«Тетродотоксин воздействует на белки, контролирующие нервные импульсы и способность мышц сокращаться, — объясняет Фельдман. — В полной силе яд мгновенно парализует нервную и мышечную ткань у животных, включая человека, что приводит к быстрой смерти».
Однако у змей, участвовавших в исследовании, есть мутации, которые препятствуют действию токсина на белковом уровне, не позволяя TTX блокировать натриевые каналы в мышцах.
«Это говорит нам о двух вещах: либо эти мутации являются идеальным решением для избегания яда, либо могут быть единственным способом обойти проблему», — отмечает Фельдман.
То, что может ограничивать спектр решений, по словам Броди-младшего, — это «цена» мутации.
«Мы знаем, что мутация влияет на скорость змей, — говорит он. — Змеи с мутацией медленнее. Другая мутация для блокировки токсина могла бы иметь ещё более пагубные последствия, и это может объяснить, почему текущий набор мутаций так похож у всех видов».
В ходе продолжающегося исследования команда изучает личинок ручейников — существ, сильно отличающихся от змей, которые, по-видимому, выработали аналогичную устойчивость к тетродотоксину. В рамках естественной защиты самки тритонов откладывают яйца, содержащие — как вы догадались — TTX. Большинство хищников в пруду, съевших эту икру амфибий, делают это на свой страх и риск. Личинки ручейников являются исключением.
«Мы изучаем этих личинок, чтобы выяснить, адаптировались ли они с помощью мутаций, аналогичных мутациям змей», — говорит Броди-младший.