Почему некоторые животные могут есть яд и не умирать

Существа, питающиеся видами с смертельными токсинами, разработали ряд изобретательных стратегий выживания. Десять змей оказались в очень сложной ситуации. Пойманные в колумбийской Амазонии, они провели несколько дней в неволе без еды. А затем им представилась крайне неприятная добыча: ядовитые лягушки с тремя полосками (Ameerega trivittata). Кожа этих лягушек содержит смертельные токсины, такие как гистрионотоксины, пумилитоксины и декагидрохинолины, которые нарушают работу важных клеточных белков. Шесть из этих змей (Erythrolamprus reginae) предпочли голодать. Остальные четыре смело поползли к добыче. Но прежде чем проглотить лягушек, они тащили их по земле. Подобное поведение напоминает поведение некоторых птиц, которые таким образом избавляются от токсинов в своей добыче, как заметили биолог Валерия Рамирес Кастаньеда из Калифорнийского университета в Беркли и ее коллеги, проводившие эксперимент. Три из четырех змей выжили, что позволяет предположить, что их организмы смогли переработать оставшиеся токсины. На протяжении сотен миллионов лет живые существа использовали смертоносные молекулы для борьбы друг с другом. Сначала это были микробы, которые использовали химические вещества для уничтожения своих конкурентов или атаки на клетки-хозяева, которые они захватывали; затем животные, чтобы охотиться на добычу или отпугивать хищников; и растения, чтобы защищаться от травоядных. Многие животные отреагировали на это, разработав механизмы выживания в условиях воздействия этих токсинов. Иногда они даже хранят их, чтобы использовать против своих противников. Ученые начинают раскрывать секреты этих изобретательных антитоксиновых защитных механизмов и надеются, что на основе этих исследований удастся найти более эффективные методы лечения отравлений у людей. Более того, они открывают силу, которая незаметно способствовала формированию биологических сообществ, утверждает эволюционный биолог Ребекка Тарвин из Калифорнийского университета в Беркли, которая курировала эксперимент со змеями и написала об этих стратегиях в выпуске журнала Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics за 2023 год. Всего несколько миллиграммов одного соединения могут изменить все взаимодействия в экосистеме», — объясняет Тарвин. Виды становятся токсичными разными способами. Некоторые производят свои собственные токсины. Например, жабы-буффоны производят молекулы, называемые сердечными гликозидами, которые препятствуют белку, называемому натрий-калиевой помпой, транспортировать ионы в клетки и из них. Этот транспорт имеет решающее значение для поддержания объема клеток, сокращения мышц и передачи нервных импульсов. Другие животные являются носителями токсинов, вырабатываемых бактериями в их организме. Так, например, мясо рыбы фугу, содержащее тетродотоксин, может быть смертельным при употреблении в пищу. Многие другие виды получают токсины с пищей. Так происходит с ядовитыми лягушками, которые пожирают насекомых и клещей, содержащих токсины. Среди этих лягушек есть вид, которым кормили наземных змей. По мере того как некоторые животные эволюционировали, становясь токсичными, они также изменили свои организмы, чтобы избежать отравления. То же самое произошло с существами, которые их едят или питаются ими. Наиболее изученные адаптации включают изменения в белках, которые обычно инактивируются токсинами, так что они становятся устойчивыми. Например, насекомые, которые растут и питаются растениями асклепии, богатыми гликозидами, разработали натрий-калийные насосы, с которыми гликозид не может соединяться. Но изменение жизненно важной молекулы может вызвать осложнения для организма, утверждает молекулярный биолог Сюзанна Доблер из Гамбургского университета в Германии. В своих исследованиях с клопом-папоротником, который питается семенами этого растения, она обнаружила, что чем более устойчивой к гликозидам становится натрий-калиевая насосная система, тем менее эффективной она становится. Это представляет проблему для нервных клеток, где насосная система имеет особое значение. Клоп, похоже, разработал способ обойти эту проблему. В исследовании 2023 года Доблер и ее коллеги проанализировали устойчивость к токсинам в трех версиях насоса, производимых этим организмом. Они обнаружили, что наиболее функциональный, расположенный в мозге, также является наиболее чувствительным к токсинам. По словам Доблер, клоп-папоротник, вероятно, разработал другие способы защиты мозга от гликозидов. Ученый подозревает, что в этом процессе участвуют белки, называемые ABCB-переносчиками, которые находятся в клеточных мембранах и удаляют отходы и другие нежелательные продукты из клеток. Доблер обнаружила, что некоторые бабочки-сфинги используют ABCB-переносчики, расположенные вокруг нервных тканей, для выведения сердечных гликозидов из клеток. Возможно, клоп-папоротник делает что-то подобное. Исследовательница также проверяет гипотезу о том, что многие насекомые имеют ABCB-переносчики в мембранах кишечника, что препятствует всасыванию токсичных веществ в их организм. Это могло бы объяснить, почему красный лилейный жук, питающийся богатым гликозидами ландышем, кажется, не подвержен воздействию токсинов и просто выделяет их. Полученные в результате экскременты имеют преимущество в виде отпугивания хищных муравьев, как сообщила Доблер в исследовании 2023 года. Для настоящих наземных змей ключевую роль, по-видимому, играет печень. Гремучие змеи постоянно разрабатывают новые яды, чтобы противостоять адаптации белок, утверждает Холдинг, и даже гремучая змея может умереть, если ей ввести достаточное количество собственного яда. Поэтому животные, даже устойчивые, в первую очередь пытаются избежать токсинов в качестве меры защиты. Загрузите последнюю версию и активируйте их.