Как змеи обрели яд

Яд современных змей — это смесь десятков различных белков и пример эволюционной инновации — новой черты, возникшей в определённой группе животных и способствовавшей их успеху. Понимание происхождения таких инноваций важно для изучения общих закономерностей эволюции животных и может пролить свет на генетическую основу различий между видами, что имеет прямое значение для эффективности лечения жертв укусов ядовитых змей, чей состав яда варьируется как внутри видов, так и между ними.

Исследователи из Школы биологических наук Университета Бангора изучили ядовитые и слюнные железы, а также другие ткани тела ряда ядовитых и неядовитых рептилий, чтобы выявить эволюционные процессы, лежащие в основе происхождения токсинов змеиного яда. В статье в журнале Genome Biology and Evolution аспирант Бангора Адам Харгривз и его научный руководитель доктор Джон Малли, совместно с коллегами из Института Сенгера Wellcome Trust и Института биологических, экологических и сельских наук Университета Аберистуита, показали, что белки змеиного яда, ответственные за травмы или смерть после укуса, происходят от белков, которые в норме экспрессируются в широком спектре тканей тела, а не только в ядовитой или слюнной железе.

Гены, кодирующие эти белки, в какой-то момент в прошлом подверглись дупликации, и одна из получившихся копий стала экспрессироваться исключительно в ядовитой железе, где естественный отбор действовал, чтобы развить или усилить токсичность. Это отличается от давней гипотезы о том, что белки яда «рекрутируются» из тканей тела, в том смысле, что эти белки уже экспрессировались в ядовитой или слюнной железе до того, как стали токсичными.

Адам Харгривз пояснил: «Наша работа показывает, что гены, которые впоследствии дуплицировались и мутировали, чтобы производить токсины яда, изначально экспрессировались во многих тканях тела, включая слюнные железы неядовитых рептилий. Это отличается от ранее принятой идеи о том, что гены были рекрутированы из разных тканей тела в ядовитую железу. Наши результаты дают новое понимание того, как токсины яда эволюционировали у рептилий, что мы можем использовать в качестве отправной точки для лучшего понимания происхождения этой замечательной эволюционной адаптации, а также для помощи исследованиям по разработке более эффективных методов лечения жертв змеиных укусов».