Интересный факт дня: У людей может быть ядовитая слюна

30.03.2021 15:44

Интересный факт дня: У людей может быть ядовитая слюна

Могут ли люди вырабатывать яд? Набор гибких генов, особенно связанных с слюнными железами у людей, объясняет, как яд эволюционировал независимо от неядовитых предков более 100 раз в царстве животных.

"По сути, у нас есть все строительные блоки", - сказал соавтор исследования Агниш Баруа, докторант по эволюционной генетике из Окинавского института науки и технологий в Японии. "Теперь дело за эволюцией, чтобы привести нас туда".

Оральный яд распространен в животном мире, он присутствует у таких разнообразных существ, как пауки, змеи и медленные лори, единственные известные ядовитые виды приматов. Биологи знали, что ядовитые железы ротовой полости - это модифицированные слюнные железы, но новое исследование раскрывает молекулярную механику этих изменений.

"Это будет настоящая веха в этой области", - сказал Брайан Фрай, биохимик и эксперт по ядам из Университета Квинсленда в Австралии, который не принимал участия в исследовании. "Они проделали совершенно сенсационную работу по некоторым чрезвычайно сложным исследованиям"

Яд - это наивысший пример гибкости природы. Многие токсины, содержащиеся в яде, характерны для самых разных животных; Некоторые компоненты яда сороконожки, например, также содержатся в змеином яде, сказал Рональд Дженнер, исследователь яда из Музея естественной истории в Лондоне, который не принимал участия в исследовании.

Новое исследование не фокусируется на самих токсинах, поскольку они быстро развиваются и представляют собой сложную смесь соединений, сказал Баруа.

Вместо этого Баруа и соавтор исследования Александр Михеев, биолог-эволюционист из Австралийского национального университета, специализируется на генах "домашнего хозяйства" - генах, связанных с ядом, но не отвечающих за создание самих токсинов. Эти регуляторные гены составляют основу всей ядовитой системы.

Исследователи начали с генома тайваньской хабу (Trimeresurus mucrosquamatus), коричневой гадюки, которая хорошо изучена, отчасти потому, что это инвазивный вид на Окинаве.

"Поскольку мы знаем функцию всех генов, которые присутствовали в организме животного, мы могли просто увидеть, с какими генами связаны гены яда", - сказал Баруа.

Команда обнаружила совокупность генов, общих во многих тканях организма всех амниот. (Амниоты - это животные, которые оплодотворяют свои яйца внутренне или откладывают яйца на суше; к ним относятся рептилии, птицы и некоторые млекопитающие.)

По словам Баруа, многие из этих генов участвуют в сворачивании белков, что имеет смысл, потому что ядовитые животные должны вырабатывать большое количество токсинов, которые состоят из белков.

"Такая ткань действительно должна гарантировать, что вырабатываемый ею белок высокого качества", - сказал он.

Неудивительно, что те же самые виды регулирующих генов домашнего хозяйства в изобилии обнаруживаются в слюнной железе человека, которая также в больших количествах производит важное количество белков, содержащихся в слюне. Эта генетическая основа - это то, что делает возможным широкий спектр независимо эволюционирующих ядов в животном мире.

Другими словами, у каждого млекопитающего или рептилии есть генетический каркас, на котором построена ядовитая система полости рта. И люди (наряду с мышами) также уже производят ключевой белок, используемый во многих системах яда. Калликреины, белки, переваривающие другие белки, секретируются слюной; они также являются ключевой частью многих ядов.

Это потому, что калликреины - очень стабильные белки, сказал Фрай, и они просто не перестают работать, когда подвергаются мутации. Таким образом, легко получить полезные мутации калликреинов, которые делают яд более болезненным и более смертоносным (одним из эффектов калликреинов является резкое падение артериального давления).

"Это не случайно, что калликреин является наиболее широко секретируемым компонентом ядов в животном мире, потому что в любой форме это очень активный фермент, и он начнет делать какие-то беспорядочные вещи", - сказал Фрай.

Таким образом, калликреины являются естественной отправной точкой для теоретически ядовитых людей.

Если после драмы 2020 года, как пошутил Баруа, "людям нужно быть ядовитыми, чтобы выжить, мы потенциально можем начать видеть возрастающие дозы калликреинов".

Но это маловероятно - во всяком случае, если только успешные в настоящее время стратегии людей по добыче пищи и выбору партнеров не начнут разваливаться. Дженнер сказал, что яд чаще всего развивается как метод защиты или как способ покорить добычу. То, какой именно яд выделяется, во многом зависит от того, как живет животное.

По словам Фрая, эволюция может адаптировать яд к потребностям животного посредством естественного отбора.

У некоторых пустынных змей, например, разный яд, несмотря на принадлежность к одному виду, просто из-за того, где они живут, сказал он: на дне пустыни, где змеи охотятся в основном на мышей, яд действует в основном на кровеносную систему, ведь змее нетрудно выследить умирающую мышь на небольшом расстоянии по ровной поверхности. В близлежащих скалистых горах, где змеи охотятся в основном на ящериц, яд является мощным нейротоксином, потому что, если добычу немедленно не обездвижить, она может легко забраться в расщелину и исчезнуть навсегда.

У некоторых млекопитающих есть яд. Летучие мыши-вампиры, у которых есть ядовитая слюна, предотвращающая образование тромбов, используют свое химическое оружие, чтобы более эффективно питаться из ран. Ядовитые землеройки и подобные землеродам соленодоны (маленькие роющие млекопитающие) могут превзойти свой весовой класс, используя свой яд для подавления более крупной добычи, чем они могли бы убить в противном случае.

Землеройки также иногда используют свой яд, чтобы парализовать добычу (обычно насекомых и других беспозвоночных) для хранения и последующего перекуса. Между тем, по словам Дженнера, утконосы, у которых нет ядовитого укуса, но имеют ядовитую шпору на задних лапах, в основном используют свой яд в боях с другими утконосами из-за партнера или территории.

Люди, конечно же, изобрели инструменты, оружие и социальные структуры, которые выполняют большую часть этой работы без необходимости в ядовитых клыках. Фрай сказал, что яд тоже стоит дорого. Создание и сворачивание всех этих белков требует энергии. По этой причине яд легко теряется, когда его не используют.

По словам Фрая, существуют виды морских змей, у которых есть рудиментарные ядовитые железы, но они больше не ядовиты, потому что они перешли с кормления рыбой на кормление рыбьей икрой, которая не требует токсичного укуса.

Новое исследование, возможно, не вселит много надежд на новые сверхспособности у людей, но понимание генетики, лежащей в основе контроля над ядом, может быть ключевым для медицины, добавил Фрай.

Если бы мозг кобры начал экспрессировать гены, которые экспрессируются ее ядовитыми железами, змея немедленно умерла бы от самотоксичности. Изучение того, как гены контролируют экспрессию в различных тканях, может быть полезно для понимания таких заболеваний, как рак, который вызывает болезни и смерть в значительной степени потому, что ткани начинают бесконтрольно расти и выделять продукты в тех местах тела, где они не должны.

"Важность этой статьи выходит за рамки этой области исследования, потому что она обеспечивает стартовую платформу для всех подобных интересных вопросов", - сказал Фрай.

Напомним, ранее сообщалось, что неправильный ДНК убивает без симптомов.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.