Продолжение статьи о голых кротовых крысах, которые не чувствуют боли.
Однако, были и различия. Например, у трех видов кислотоустойчивых крыс-кротов были изменены активности в 41 гене, почти все из которых, вероятно, выражены или включены в сенсорных нейронах, и некоторые из них, как известно, кодируют кислото-чувствительные каналы.
Затем команда сосредоточилась на уникальном сопротивлении хайвельдских кротов.
"Это единственное животное, которое когда-либо было найдено, которое не избегает аллил изотиоцианата",
- говорит Левин. Канал, активированный аллил изотиоцианатом, называется TRPA1, и когда исследователи исследовали ген TRPA1 у кротовых крыс Хайвельда, они обнаружили мутацию, которая снижает чувствительность канала к острому химическому веществу. Но они также увидели эту мутацию у трех других видов, которые не обладают иммунитетом хайвельдской кротовой крысы. Кроме того, эти грызуны не просто устойчивы, они выглядят совершенно непроницаемыми: увеличение концентрации аллил изотиоцианата с 0,75 до 100 процентов все же не смогло беспокоить тварей, что трудно объяснить чисто с точки зрения пониженной чувствительности.
"У четырех разных видов канал обладал такой же нечувствительностью, но только у одного вида была полностью поведенческая нечувствительность",
- говорит Левин.
"Так что должно было быть что-то еще."
Один из генов, чья активность значительно отличалась у хайвельдских мольских крыс, кодирует канал под названием NALCN, который был более чем в шесть раз активнее, чем у других видов. Команда исследовала функцию NALCN в выращенных в лабораториях клетках и обнаружила, что он действует как своего рода "короткое замыкание", которое приводит к утечке тока, предотвращая стрельбу нейронов, даже когда они чувствуют химическое вещество, которое обычно их активирует. Затем исследователи ввели хайвельдским кротам препарат, блокирующий NALCN, что сделало их чувствительными к аллил изотиоцианату. Эффект исчезал по мере того, как препарат изнашивался, решительно поддерживая роль NALCN в особой «сверхдержаве» вида.
"Исследователи использовали впечатляющий диапазон методов в нескольких видах, чтобы выйти за рамки вариаций в генетическом коде и вместо этого определить изменения в уровнях генной активности, которые кажутся критическими для болеутоляемости одного вида", -
говорит эволюционный биолог Калина Дэвис из лондонского Университета Королевы Мэри, которая не принимала участия в исследовании.
Исследователи считают, что эти болеутоляющие сопротивления являются эволюционной адаптацией. Аллил изотиоцианат и другие раздражители присутствуют в корнях, одном из основных источников пищи крыс-кротов, поэтому снижение чувствительности было бы в целом полезно. Зоолог и член команды Даниэль Харт из Университета Претории в Южной Африке обнаружил, что хайвельдские крысы-кроты часто делят свои норы с агрессивным, ядовитым видом муравьев - натальными капельницами. Эксперименты с использованием яда муравьев показали, что эти крысы-кроты были единственным видом, устойчивым к нему, и что блокирование NALCN отменило сопротивление.
"Это увлекательное расчленение молекулярного аппарата, который чувствует вредные вещества и то, как они развивались",
- говорит Грандл.
Полученные данные свидетельствуют о том, что природа хранит в себе больше механизмов восприятия боли, чем предполагалось ранее.
"Исследование предполагает, что реакция на вредные вещества и молекулярная основа, контролирующая их, не так консервативна, как считалось ранее",
- говорит Дэвис.
"Результаты могут повлиять на наше понимание контроля боли."
Человек также обладает геном Nalcn, поэтому последствия для разработки новых анальгетиков довольно просты.
"Это тот же самый ген, что и у нас, за исключением того, что он значительно более выражен в сенсорных нейронах хайвельдских крыс-кротов, чем у любого другого вида",
- говорит Левин.
"Это стандартная процедура в фармацевтической промышленности - сделать канал открытым: маленькая молекула, которая откроет канал. И мы бы предсказали, что это может иметь очень мощные обезболивающие свойства, потому что это отключит болевые рецепторы",
- объясняет он.
"С помощью современных методов мы действительно можем узнать, как эволюция решила проблему".