Быстрая эволюция яда паука черной вдовы

Яд пауков черной вдовы необычайно силен и позволяет им охотиться на мелких рептилий и млекопитающих, недоступных другим паукам. Доктор Джессика Гарб из Университета Массачусетса в Лоуэлле с коллегами из США и Великобритании исследовала генетику, экспрессию белков и состав яда, чтобы понять, как этот яд эволюционировал.

Ключевой нейротоксин

Наиболее сильные нейротоксины в яде — латротоксины (от латинского названия рода Latrodectus). Самый токсичный из них — альфа-латротоксин. Он воздействует на пресинаптические области нейронов, встраивается в мембрану и заставляет все везикулы нейрона одномоментно высвобождать нейромедиаторы. Это вызывает перегрузку нервной системы и сильную боль.

Интересно, что альфа-латротоксин давно используется нейробиологами как инструмент для изучения функций нейронов.

Неожиданное разнообразие

Исследования Гарб показали, что латротоксины — гораздо более многочисленная группа белков, чем считалось ранее. Их гены обнаружены даже у обычного домашнего паука (близкого родственника вдовы), который для человека не опасен.

Разница в ядовитости, по-видимому, заключается не в наличии генов, а в уровне их экспрессии. У домашнего паука гены латротоксинов в яде работают (экспрессируются) на гораздо более низком уровне, чем у черной вдовы.

Генетика и быстрая эволюция

Сравнивая геномы разных видов, ученые обнаружили, что гены латротоксинов у пауков, хотя и родственны, сильно различаются. Эволюция этого семейства токсинов была быстрой и специфичной для каждой линии.

«Наблюдается много lineage-specific эволюции этого семейства латротоксинов, и набор латротоксинов в яде домашнего паука явно отличается от такового у черных вдов», — говорит Гарб.

Команда считает, что эти гены быстро дублировались и менялись за относительно короткое время, что и способствовало силе яда черной вдовы. Это, вероятно, позволило им расширить рацион, включив в него мелких млекопитающих и рептилий. Возможно, вместе с ядом эволюционировала и паутина, становясь прочнее, чтобы удерживать более крупную добычу.

Сложный коктейль

Анализ состава яда показал, что он представляет собой сложную смесь. Помимо нейротоксинов (латротоксинов), в нем содержатся другие вещества, которые, вероятно, помогают токсинам достигать своих целей в организме.

Таким образом, хотя механизм действия альфа-латротоксина изучен хорошо, ученые только начинают понимать полную сложность и эволюцию паучьего яда.

Исследование было представлено на ежегодной конференции Общества интегративной и сравнительной биологии (SICB) в 2015 году в Уэст-Палм-Бич, Флорида.