Ядовитые и красивые: почему собственный яд животных не причиняет им вреда

Разбираемся в тонкостях биохимии вместе с американскими учеными.

Ни для кого не секрет, что некоторые животные вырабатывают смертоносный яд — так они защищают себя и своих детенышей от опасных хищников. Но почему один и тот же яд поражает неприятеля, но никак не действует на хозяина? Ученые тоже заинтересовались этим вопросом и нашли причину. Ниже мы расскажем, что именно защищает ядовитых животных от их собственных токсинов.

 ^Wikipedia

Дело в том, что токсичные соединения обычно работают в связке с ферментом или рецептором. Согласно взаимосвязи «ключа и замка» — биохимической теории Э. Фишера, — для протекания реакции необходимо точное структурное соответствие между субстратом и активным центром фермента (компонентами, которые производят яд). А, значит, чтобы не подвергнуться воздействию собственного яда, животное должно использовать такой «замок» — компонент, — к которому не подойдет «ключ».

Однако птицы и земноводные, выделяющие органический яд батракотоксин, этого не делают.

 ^Wikipedia

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Стэнфорда и Калифорнийского научного центра провели исследование в партнерстве с Академией, в ходе которого выяснили, что эти животные выделяют белок, который поглощает токсины и нейтрализует их действие. Вот почему они остаются целыми и невредимым. Это открытие позволило выявить несколько новых деталей в вопросе о формировании невосприимчивости животных к собственному яду. Оно также может пригодиться в области развития фармацевтических противоядий.

 ^Wikipedia

Батракотоксин — это нейротоксин, полученный из алкалоида, вырабатываемого некоторыми насекомыми. Этот алкалоид не причиняет вреда нескольким видам птиц, обитающим в Папуа (Новая Гвинея), и различным ядовитым лягушкам-дротикам, которые живут в тропических лесах Колумбии. А когда все они потребляют насекомых, их иммунитет к яду лишь усиливается.

 ^Wikipedia

Считается, что золотая ядовитая лягушка-дротик (древолаз) выделяет один миллиграмм батракотоксина через железы в своей коже. Хотя его количество кажется очень маленьким, его достаточно, чтобы быстро свести в могилу дюжину человек! Конечно, это касается и других живых существ. Яд лягушек, известных как Phyllobates terribilis, сужает натриевые каналы, которые контролируют нервные импульсы, позволяя им за секунды убивать своих жертв.

 ^Wikipedia

Ученые задались вопросом, почему яд не влияет на натриевые каналы папуасских птиц и не отравляет лягушек-дротиков. Сперва они выдвинули гипотезу, что причина — в размере белков, обеспечивающих натриевый цикл у этих животных: они были разными. Однако другие исследования показали, что иммунитет вызывают мутации. «Функциональные исследования натриевых каналов ядовитой лягушки-дротика и птицы питоху еще не проводились. Поэтому мы не знаем, обладают ли животные, выделяющие батракотоксин, иммунитетом из-за натриевых каналов, или у них есть иной защитный механизм», — объяснил Дэниел Л. Майнор из Калифорнийского университета.

 ^Wikipedia

Исследовательская группа решила покончить с этой неопределенностью. Для этого ученые клонировали и изучили потенциалозависимые натриевые каналы птицы Pitohui uropygialis meridionalis и двух видов ядовитых лягушек-дротиков. В результате обследования эксперты обнаружили, что натриевые каналы обеспечивают очень низкую защиту. Настолько, что они не очень хорошо справляются со своей основной работой, не говоря уже об обеспечении высокой степени сопротивления организма.

 ^Wikipedia

Исследователи пришли к выводу, что что-то блокирует токсичные молекулы до того, как они достигают натриевых каналов. Даже когда лягушкам вводили яд извне, он не оказывал на них негативного воздействия. И хотя исследования еще не продвинулись настолько, чтобы обнаружить вещество, называемое «ядовитой губкой» — его нашли в ходе более ранних экспериментов на других животных. Например, ученые поняли, что лягушка-бык, известная как Rana catesbeiana, вырабатывает белки, которые действуют как щит против нейротоксинов, выделяемых цианобактериями.

 ^Wikipedia

Этот белок — саксифиллин — присоединяется к сакситоксину и нейтрализует его. Таким образом, лягушки-быки выживают в местах большого скопления сине-зеленых водорослей. Пока неизвестно, существует ли подобная система у лягушек-дротиков и птиц питоху. Как раз это и предстоит выяснить исследовательской группе в ближайшее время.

^{Обложка: Getty Images / через sciencealert.com}

^{Источник статьи: These Toxic Critters Have Evolved a Surprising Way to Avoid Poisoning Themselves}