Могут ли люди будущего стать ядовитыми: причуды эволюции
В своей работе ученые из Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) и Австралийского национального университета попытались ответить на старый вопрос эволюционной биологии: как именно в ходе эволюции у животных появились ядовитые железы?
«Системы орального выделения яда развивались у многих позвоночных, что позволило им использовать ниши уникальных ядовитых хищников в глобальной пищевой цепи. Тем не менее, как и когда именно возникли эти системы, оставалось неясным», — объясняют исследователи.
Чтобы сузить круг возможных ответов, ученые изучили группу из нескольких тысяч генов, которые, как было обнаружено, экспрессируются вместе с выделением яда у обладателей ядовитых желез. Оказалось, что те же самые гены и физиологческие механизмы работают в простых слюнных железах у тех, кто ядом обделен, включая нас с вами:
«Мы обнаружили, что общая экспрессия генов ядовитых желез на удивление хорошо сохранялась по сравнению с слюнными железами других амниот. Мы охарактеризовали ее как "сеть метаяда", и по факту это в самом деле сеть из ~ 3000 несекретированных генов, которые активизируются вместе с токсинами и в первую очередь участвуют в сворачивании и модификации белков».
Разница между слюнными и ядовитыми железами заключается не в генах или в механизме секреции, а в содержимом того, что высвобождается из желез: специальных белков.
Почему яд — такая загадка для ученых? В основном потому, что до сих пор его никто толком не изучал в массовом порядке, поскольку в природе существует великое разнообразие органических ядов. «В то время как многие змеи используют оральную ядовитую систему для защиты, есть также млекопитающие, такие как землеройки, которые развили оральную ядовитую систему (основанную на слюнных железах) не только для устрашения противника, но и для охоты», — поясняют ученые. Всего же науке известны тысячи видов ядовитых животных.
Эта широко распространенная особенность — одна из причин, почему общий генетический предок нам так интересен. В случае данного конкретного исследования ученые подчеркнули общую связь, в частности, между млекопитающими и рептилиями. Ядовитых млекопитающих очень мало, и яд, который они выделяют, отличается от большинства других ядов:
«...Например, слюнная ткань большинства млекопитающих производит большие объемы очень разбавленных смесей, в то время как железы змеиного яда производят высококонцентрированные смеси различных токсинов – но в малом объеме».
У ядовитых змей семейства генов претерпели большее расширение и эволюционировали со значительно большей скоростью, чем у других линий, например у млекопитающих. Именно поэтому змеи выделяют при укусе ядовитый концентрат по сравнению с водянистым ядом насекомых.
Интереснее всего то, что теперь мы знаем: ядовитые железы – это лишь разновидность обычных слюнных желез, их особая модификация. Так что совершенно не исключено, что если человечество в будущем столкнется с новыми трудностями (например с отвратительной экологией планеты), то шансы появления ядовитых желез у нас с вами более чем неплохи.