В каждом есть змея. Генетики обнаружили в организме людей набор инструментов для производства яда

30 марта 2021, 11:07

Новое исследование показывает, что у людей и других млекопитающих есть механизмы, которые могут участвовать в появлении ядов в ротовой полости.

Этот набор гибких генов, связанных со слюнными железами у людей, показывает, как яд эволюционировал множество раз в царстве животных, поясняют исследователи из Японии и Австралии.

Видео дня

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

Яд в полости рта распространен в животном мире, он присутствует у таких разнообразных существ, как пауки, змеи и толстые 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. Они проделали совершенно сенсационную работу по некоторым чрезвычайно сложным исследованиям», — сказал Брайан Фрай, биохимик и эксперт по ядам из Университета Квинсленда в Австралии, который не принимал участия в исследовании.

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

Вместо этого Баруа и соавтор исследования Александр Михеев, биолог-эволюционист из Австралийского национального университета, специализируется на 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 обитает 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 — 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 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 ядов в животном мире.

Другими словами, у каждого млекопитающего или рептилии есть генетический каркас, на котором построена ядовитая система ротовой полости. 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 не перестают работать, когда подвергаются мутации. Таким образом, легко получить полезные мутации калликреинов, которые делают яд более болезненным и более смертоносным.

«Это не случайно, что калликреин является наиболее широко секретируемым компонентом ядов в животном мире, потому что в любой форме это очень активный фермент», — сказал Брайан Фрай.

Таким образом, калликреины являются естественной отправной точкой для теоретически ядовитых людей. Если после драматического 2020 года, как пошутил Баруа, «людям нужно стать ядовитыми, чтобы выжить, мы потенциально могли бы увидеть возрастающие дозы калликреинов».

Но это маловероятно — если только успешные в настоящее время стратегии людей по добыванию пищи и выбору партнеров не начнут разваливаться. 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.

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 не должны.

Ранее НВ писал, что биологи из Бразилии и США сообщили о первых доказательствах наличия ядовитых желез в пасти у амфибий вида Siphonops annulatus — кольчатая червяга.

Если дальнейшие исследования смогут подтвердить, что железы постоянно содержат яд, то кольчатая червяга может оказаться самым старым наземным позвоночным с ядом такого типа.

Червяги — своеобразные существа, похожие на змей, но родственные лягушкам и саламандрам. Они почти слепые и использующие сочетание лицевых щупалец и слизи для навигации по подземным туннелям.

«Эти животные производят два типа секрета — один из них находится в основном в ядовитом хвосте, в то время как в голове образуется слизь, которая помогает ползать по земле. Поскольку червяги являются одним из наименее изученных позвоночных, их биология — это черный ящик, полный сюрпризов», — говорит старший автор исследования Карлос Джаред, биолог в Институте Бутантана в Сан-Паулу.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X