Исследователи обнаружили исключительную устойчивость к яду у червяг, вида безногих земноводных, что, как полагают, является эволюционным ответом на хищничество со стороны ядовитых неуклюжих змей. Эта устойчивость, развившаяся благодаря трем уникальным биологическим механизмам, дает захватывающее представление об эволюционной динамике хищник-жертва.
Международная группа исследователей обнаружила «беспрецедентную» устойчивость к змеиному яду у неожиданного вида — безногих амфибий, известных как червяги.
Адъюнкт-профессор Университета Квинсленда Брайан Фрай руководил исследованием, которое, по его словам, дает надежную модель фундаментальной эволюционной концепции взаимодействия хищник-жертва.
«Наше исследование представляет собой хрестоматийный пример того, как одно хищническое давление может вызвать эволюционный каскад, когда один и тот же способ сопротивления возникает независимо несколько раз в разных родословных», — сказал доктор Фрай.
Элапидные змеи: хищническое давление
«В этом случае ключевым фактором давления со стороны хищников было появление неуклюжих змей, таких как кобры и коралловые змеи, характеризующихся эволюцией нового способа доставки яда через их полые, фиксированные, похожие на шприц клыки.
«Несмотря на то, что червяги довольно скользкие, они похожи на червей в своем передвижении и скорости и были невероятно легкой добычей кобр и других змей, которые использовали свои клыки, чтобы убить их, а затем съесть.
«Это была бы абсолютная бойня до такой степени, что элапиды в основном паслись червяг, способствуя быстрому распространению элапидных змей по Африке, Азии и Америке.
«Способность червяков выживать и развиваться, несмотря на это давление, похожа на фильм — как выжившие в Судный день, сопротивляющиеся изменению химического ландшафта».
Методология исследования и результаты
Команда изучила виды червяг из всех известных семейств по всему миру, в том числе виды на Сейшельских островах, до которых не добирались неуклюжие змеи.
Ведущий автор, Марко Манкузо из Лаборатории эволюции амфибий Брюссельского университета, сказал, что исследование включало использование коллекций тканей для секвенирования части нервно-мышечного рецептора червяг, связанного с токсинами змеиного яда.
«Мы показали, что устойчивость к нейротоксинам элапидного змеиного яда развивалась по крайней мере 15 раз, что абсолютно беспрецедентно», — сказал г-н Манкузо.
«Особенно интересное подтверждение теории заключалось в том, что червяги на Сейшельских островах не были устойчивы к змеиному яду, что согласуется с тем, что неуклюжие змеи никогда не достигают этих островов.
«Это экстраординарный сигнал для ответа на такое жесткое давление отбора, когда выжившие после нападения были теми, кто был немного менее чувствителен к яду, а у некоторых были мутации, которые сделали их полностью невосприимчивыми.
«Это были те, кто вновь заселил землю после змеиной чумы».
Эволюционные защитные механизмы
Доктор Фрай сказал, что червяги смогли достичь невиданной ранее устойчивости к яду, применив три различных биологических метода.
«Один из видов — возведение баррикад, которые блокируют способность токсинов достигать рецепторов, которые обычно вызывают смертельную реакцию», — сказал он.
«Вторая форма сопротивления — изменение физической формы рецептора. Поскольку токсины эволюционировали, чтобы быть похожими на ключи и вставляться в рецептор, похожий на замок, изменение формы означает, что токсин больше не подходит.
«Наконец, червяги, по сути, используют электромагнитное «оружие», которое меняет заряд во время этого взаимодействия токсин-рецептор.
«Отталкивание положительного заряда к положительному экспоненциально увеличивается по мере того, как объекты сближаются, как при попытке сблизить два магнита.
«Этот карман рецептора обычно заряжен отрицательно, поэтому змеиные токсины эволюционировали с положительным зарядом, который помогает направлять связывание. Мутация, при которой рецептор теперь заряжен положительно, как токсины, электростатически отталкивает токсины».
Образовательная значимость результатов
Доктор Фрай сказал, что, хотя результаты не приведут к какой-либо новой прямой пользе для человека, такой как новое противоядие, результаты имеют преимущество демонстрации важного эволюционного взаимодействия в увлекательной форме для следующего поколения ученых.
«Животные, убивающие других животных, и добыча, которая эволюционирует, чтобы убежать от хищников, — это то, что, я думаю, всегда привлекает людей, особенно молодых людей, которые только начинают заниматься наукой».
No comments:
Post a Comment