Неожиданное земноводное пережило свой судный день
Международная команда исследователей обнаружила «беспрецедентную» устойчивость к змеиному яду у неожиданного вида — безногих земноводных, известных как червяги. Исследование опубликовано в International Journal of Molecular Sciences.
Исследование под руководством доцента Брайана Фрая из Университета Квинсленда стало наглядной моделью фундаментальной эволюционной концепции взаимодействия хищника и жертвы.
«Наше исследование — это хрестоматийный пример того, как одно давление со стороны хищника может запустить эволюционный каскад, когда один и тот же способ защиты независимо возникает многократно в разных линиях вида», — заявил доктор Фрай.
В данном случае ключевым давлением стал расцвет аспидовых змей (Elapidae), таких как кобры и коралловые аспиды, которые эволюционировали новый способ введения яда через полые, неподвижные, шприцеобразные клыки.
Червяги, несмотря на скользкость, передвигаются червеобразно и медленно, что делало их легкой добычей для кобр. Это привело к «абсолютной бойне», способствуя быстрому распространению аспидовых змей по Африке, Азии и Америкам.
Способность червяг выживать и эволюционировать под этим давлением сравнивается с фильмом — «как выжившие после Судного дня, которые дают отпор, меняя химический ландшафт».
Команда изучила виды червяг со всего мира, включая виды с Сейшельских островов, куда аспидовые змеи никогда не добирались.
Ведущий автор Марко Манкузо из Лаборатории эволюции амфибий Свободного университета Брюсселя отметил, что в исследовании использовались коллекции тканей для секвенирования части нервно-мышечного рецептора червяг, с которым связываются токсины змеиного яда.
«Мы показали, что устойчивость к нейротоксинам яда аспидовых змей эволюционировала как минимум 15 раз — это абсолютно беспрецедентно», — заявил Манкузо.
Важным подтверждением теории стало отсутствие устойчивости к яду у червяг с Сейшельских островов, что согласуется с отсутствием там аспидовых змей.
«Это необычайно сильный сигнал ответа на столь серьезное давление естественного отбора. Выжили те особи, которые были чуть менее чувствительны к яду, а некоторые имели мутации, сделавшие их полностью невосприимчивыми. Именно они заново заселили землю после "нашествия" аспидовых змей».
По словам доктора Фрая, червяги смогли достичь этой беспрецедентной устойчивости, используя три различных биологических метода:
- Создание барьера: Блокировка способности токсинов достигать рецепторов, которые в норме вызывают смертельную реакцию.
- Изменение формы рецептора: Токсины эволюционировали как «ключи», вставляющиеся в «замок»-рецептор. Изменение формы означает, что ключ больше не подходит.
- Электромагнитное «оружие»: Изменение заряда рецептора с отрицательного на положительный. Поскольку токсины имеют положительный заряд для связывания, возникает электростатическое отталкивание «плюс-плюс», подобное попытке сблизить два одинаковых полюса магнита.
Хотя результаты не приведут к прямым выгодам для человека (например, созданию нового противоядия), они наглядно демонстрируют важное эволюционное взаимодействие, что может увлечь следующее поколение ученых.