У мышиного укуса есть ядовитый потенциал, показывает новое исследование

Мы не ядовиты, как и мыши, но в наших геномах скрывается этот потенциал, предполагают учёные из Окинавского института науки и технологий (OIST) и Австралийского национального университета. Исследователи, сообщившие на этой неделе в PNAS, обнаружили, что генетическая основа, необходимая для эволюции орального яда, присутствует как у рептилий, так и у млекопитающих.

Исследование также предоставляет первые конкретные доказательства молекулярной связи между ядовитыми железами змей и слюнными железами млекопитающих.

«Яды — это коктейль из белков, которые животные превратили в оружие для обездвиживания и убийства добычи, а также для самозащиты», — сказал первый автор, аспирант OIST Агниш Баруа. «Что интересно в яде, так это то, что он возник у стольких разных животных: медуз, пауков, скорпионов, змей и даже некоторых млекопитающих. Хотя эти животные эволюционировали разными способами доставки яда, оральная система — где яд вводится через укус — является одной из наиболее распространённых и хорошо изученных».

Учёные продолжают выяснять происхождение орального яда. Это новое исследование змей, группы животных, известных и внушающих страх своим мощным укусом, теперь раскрывает древнюю основу орального яда.

Ранее учёные сосредотачивались на генах, кодирующих белки, из которых состоит токсичная смесь. «Однако многие из токсинов, обнаруженных в яде сегодня, были включены уже после того, как оральная ядовитая система была установлена. Нам нужно было посмотреть на гены, которые присутствовали до происхождения яда, гены, которые позволили возникнуть ядовитым системам», — сказал Баруа.

Поэтому команда искала гены, которые работают вместе и сильно взаимодействуют с генами яда. Учёные использовали ядовитые железы, собранные у тайваньского хабу — щитомордника, обитающего в Азии.

Исследователи идентифицировали около 3000 таких «сотрудничающих» генов и обнаружили, что они играют важную роль в защите клеток от стресса, вызванного производством большого количества белков. Гены также были ключевыми в регуляции модификации и сворачивания белков.

Когда белки создаются, длинные цепи аминокислот должны сложиться определённым образом. Как и при ошибке в оригами, один неверный шаг мешает белку принять требуемую форму, необходимую для его правильного функционирования. Неправильно свёрнутые белки также могут накапливаться и повреждать клетки.

«Роль этих генов в пути ответа на развёрнутый белок имеет большой смысл, поскольку яды представляют собой сложные смеси белков. Поэтому, чтобы гарантировать, что вы можете производить все эти белки, вам нужна надёжная система, обеспечивающая правильное сворачивание белков для их эффективного функционирования», — пояснил Баруа.

Затем исследователи изучили геномы других существ по всему животному царству, включая млекопитающих, таких как собаки, шимпанзе и люди, и обнаружили, что они содержат свои собственные версии этих генов.

Когда команда изучила ткани слюнных желез у млекопитающих, они обнаружили, что активность генов имеет схожую картину с той, что наблюдается в ядовитых железах змей. Учёные поэтому полагают, что слюнные железы млекопитающих и ядовитые железы змей имеют общее древнее функциональное ядро, которое сохранялось с тех пор, как эти две линии разошлись сотни миллионов лет назад.

«Многие учёные интуитивно верили, что это правда, но это первые реальные веские доказательства теории о том, что ядовитые железы эволюционировали из ранних слюнных желез», — сказал Баруа. «И хотя змеи затем "сошли с ума", включив множество различных токсинов в свой яд и увеличив количество генов, участвующих в производстве яда, млекопитающие, такие как землеройки, производят более простой яд, имеющий высокое сходство со слюной».

Кажущаяся лёгкость, с которой функцию слюнных желез можно перепрофилировать в ядовитую, поразительна — и может означать, что учёные начнут смотреть на других млекопитающих в новом, тревожном свете.

«Были эксперименты в 1980-х годах, которые показали, что самцы мышей производят соединения в своей слюне, которые высокотоксичны при введении крысам», — сказал Баруа. «Если при определённых экологических условиях мыши, производящие более токсичные белки в своей слюне, имеют лучший репродуктивный успех, то через несколько тысяч лет мы можем столкнуться с ядовитыми мышами».

Находятся ли мыши на этом эволюционном пути — вопрос, требующий дальнейшего изучения, но он определённо размывает грань между ядовитыми и неядовитыми видами.

И хотя это очень маловероятно, если бы когда-либо существовали подходящие экологические условия, люди тоже могли бы стать ядовитыми. «Это определённо придаёт новый смысл выражению "токсичный человек"», — пошутил Баруа.