Для многих животных токсины – не смертельная угроза, а привычная часть рациона и даже инструмент защиты. Эволюция научила их не только выживать, но и использовать яд в своих интересах. За миллионы лет эволюции животные научились не только избегать отравления, но и использовать опасные вещества себе на пользу.
Подтверждение этому получили биологи из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Валерии Рамирес Кастаньеды. Их эксперимент в колумбийской Амазонии показал, насколько изобретательной может быть природа.
Эксперимент с опасным обедом
Учёные отобрали десять королевских земляных змей и на несколько дней лишили их пищи. Затем им предложили крайне рискованную добычу – трёхполосых ядовитых стреловых лягушек. Кожа этих земноводных пропитана токсинами, способными нарушать работу жизненно важных клеточных белков.
Шесть змей предпочли голодовку, но четыре решились на эксперимент. Они бесстрашно подползли к добыче, чтобы полакомиться. Но перед тем, как проглотить свою добычу, они протащили лягушек по земле – словно «вытирая» яд. Этот приём давно известен у птиц, но стал неожиданным открытием для учёных касательно змей. Каков результат? Удивительно, но змеи после такого обеда выжили. Это значит, что дело не только в хитром поведении, но и во внутренних защитных механизмах.
Древняя война
Яд – это смерть, но токсины влияют на жизнь на Земле сотни миллионов лет. Сначала их использовали микробы, затем растения, а позже и животные – для охоты, защиты и конкуренции. В ответ эволюция начала создавать противоядия.
Одни виды вырабатывают токсины самостоятельно. Например, жабы семейства Bufonidae синтезируют сердечные гликозиды. Другие становятся ядовитыми благодаря бактериям – как рыба фугу с её смертельно опасным тетродотоксином. Третьи получают яд с пищей, как стреловые лягушки, поедающие токсичных насекомых. Но стать ядовитым – значит научиться не отравлять самого себя. И здесь природа проявила настоящую инженерную изобретательность.
Молекулярный биолог Сюзанна Доблер из Гамбургского университета считает, что у земляных змей ключевую роль играет печень. Эксперименты с клеточными культурами показали: вещества из печени змей способны нейтрализовать токсины. Вероятно, специальные ферменты превращают опасные молекулы в безвредные – примерно так же, как человеческий организм перерабатывает алкоголь или никотин. Кроме того, у некоторых животных в крови обнаружены белки, работающие как губки: они связывают яд и не дают ему атаковать клетки. Такие защитные молекулы найдены у ядовитых лягушек, устойчивых даже к смертельному сакситоксину.
Похожий приём использует и калифорнийский суслик – неприметный грызун, сумевший выработать защиту от яда гремучей змеи. Его кровь содержит белки, блокирующие часть токсинов. Более того, состав этих белков меняется в зависимости от того, какие змеи обитают поблизости.
Неуязвимости не существует
Даже самые совершенные защитные системы не дают стопроцентной гарантии. Гремучие змеи постоянно «обновляют» состав своего яда, чтобы преодолеть защиту жертв. Поэтому первое правило выживания в мире токсинов – избегать опасности. Именно поэтому змеи «вытирают» добычу о землю, черепахи едят только менее ядовитые части тритонов. Даже насекомые, такие как гусеницы бабочки-монарха, которые устойчивы к гликозидам, надрезают молочай, чтобы слить токсичную жидкость, прежде чем съесть растение.
Использование токсинов
Человек – вершина эволюции. Но люди всё ещё бессильны перед природными токсинами. Если путешественника укусит ядовитая змея, то вероятность выживания минимальная. В борьбе с ядами мы по-прежнему уязвимы. Нам нужны лекарства, сыворотки, сложные медицинские процедуры, в то время как суслик «носит» противоядие с собой – прямо в крови.
Главный урок природы – не в силе и не в доминировании. В эволюционной гонке побеждает тот, кто умеет приспосабливаться, обладает знаниями. Поэтому, изучение ядов и токсинов – это одна из самых важных и практичных областей науки, которая напрямую связана с медициной, фармакологией, биологией и даже национальной безопасностью. Одно из самых известных открытий XX века связано с ядом бразильской гадюки. Учёные заметили, что у укушенных людей резко падало давление. Изучение яда привело к созданию каптоприла – первого эффективного препарата от гипертонии.
Люди узнали, что токсины скорпионов избирательно воздействуют на ионные каналы нервных клеток. Это позволило понять, как передаются нервные импульсы, разработать методы диагностики опухолей мозга, создать экспериментальные препараты для лечения эпилепсии и хронической боли. Множество экспериментов проведено с ядами пауков, морских улиток рода Conus и не только!
Если вы хотите узнать о последних результатах – пишите нам в комментариях, и мы обязательно подготовим большую статью. Больше информации об эволюции и адаптации вы найдёте в серии книг «Наука по полочкам в иллюстрациях».