Длинношеие ящерицы «пятого континента» за сотни поколений выработали устойчивость к смертельному яду своей основной добычи, но некоторым змеям удалось еще более усилить свой яд. Источник: ABC News.
Брайан Фрай, профессор токсикологии из Университета Квинсленда, рассказал, как однажды ему удалось наблюдать за схваткой, развернувшейся в австралийской глубинке между двумя заклятыми врагами: песчаным вараном и крайне ядовитой западной коричневой змеей.
«Коричневая змея кусала противника и действительно пустила ему кровь, но варан Гульда совершенно не пострадал и в конечном итоге проглотил коричневую змею», – сообщил он.
По словам профессора, эти две рептилии были вовлечены в эволюционную гонку вооружений.
«Мы знаем, что крупные виды варанов регулярно питаются ядовитыми змеями, в то время как их более мелкие виды, очевидно, достаточно малы, чтобы быть уязвимыми для змей, для которых они могут стать потенциальной добычей», – сообщил ученый.
В описанной им битве первую кровь пролила коричневая змея, но эволюция наделила песчаного варана невосприимчивостью к высокотоксичным змеиным ядам.
Профессор Фрай входит в группу ученых, которые изучают, как некоторые виды австралийских ящериц эволюционировали, чтобы выживать после укусов наиболее смертоносных змей в мире, и почему другие вараны становятся для тех же самых змей лакомой добычей.
Их исследование, опубликованное в «Международном журнале молекулярных наук» (MDPI), было сосредоточено на взаимодействии между аспидами, семейством очень ядовитых змей, и варановыми, семейством ящериц. Также в исследовании использовались биоматериалы комодского варана, предки которого происходят из Австралии.
К австралийским аспидам относятся гадюкообразные смертельные змеи и кобры, а к варановым относятся несколько местных видов варанов, включая песчаного и пятнистого.
По словам Брайана Фрая (его фото ниже), ученые хотели разобраться, как рептилии смогли эволюционировать, будучи одновременно и хищниками, и добычей.
«Было действительно интересно наблюдать, как все это происходило, но мы не могли ожидать, что все это окажется настолько сложным».
Гонка биологических вооружений
Яд аспидовых змей содержит нейротоксины, препятствующие передаче нервных импульсов и блокирующие химические рецепторы на мышечных волокнах, из-за чего последние не могут сокращаться, что приводит к параличу и смерти жертвы.
Чтобы понять, как разные виды ящериц реагируют на укусы змей, исследователи нанесли яд на крошечные участки тканей, полученные от мертвых ящериц из музейных коллекций по всей Австралии.
Исследование показало, что большинство крупных варановых ящериц, таких как вараны Гульда, унаследовали устойчивость к нейротоксинам в составе яда – способность, по словам профессора Фрая, очевидно, связанная с их хищным образом жизни.
«Главное здесь заключается в том, что у варанов развилась устойчивость к альфа-нейротоксинам, присущим яду австралийских аспидовых змей», – объяснил он.
Профессор также сообщил, что они обнаружили множественные мутации в рецепторах, отвечающих за стойкость варанов к яду, передававшуюся их прямому потомству и будущим поколениям. Но, как выяснилось, не все варановые, по словам Брайана Фрая, «защищаются одинаково».
Исследование показало, что две линии самых крупных варановых – комодский варан и перентие – имели пониженную химическую устойчивость к яду аспидовых, но использовали свое физическое телосложение, чтобы защищаться от этих змей.
«Их толстая шкура, наполненная костными пластинами (остеодермами), достаточно прочна, чтобы защитить их от укуса змей, а большие пильчатые зубы используются ими, чтобы быстро расчленить змей», – рассказал профессор Фрай.
«Очевидно, этого будет недостаточно, чтобы уберечь варанов от проникновения зубов аспидов, но по мере того, как эти варановые становятся все крупнее и крупнее, их шкура становится похожей на прочную кольчугу».
Это указывает на то, что размер и механическая защита посредством крепкой шкуры позволяют снизить потребность в химической устойчивости. «По сути, их эволюция предпочла мощь биохимии», – отметил Фрай.
Не только размер
Австралийские исследователи также выяснили, что карликовые варановые, такие как древесные вараны, потеряли устойчивость к ядам, поскольку они эволюционировали, чтобы жить над землей и вдали от аспидов.
Другим линиям карликовых варановых, таким как ржавый пустынный варан и короткохвостый карликовый варан (выше на фото), пришлось вновь развивать сопротивление к змеиным ядам, когда они спустились с деревьев и эволюционировали, чтобы стать роющими пресмыкающимися.
Утпала Чандрасекара, кандидат наук из Университета Квинсленда, выполнившая исследовательскую работу в отношении карликовых варановых в рамках своей диссертации, заявила, что ее результаты иллюстрируют динамическую природу эволюционного процесса. Поэтому австралийские исследователи сравнили свои результаты с «русской куклой сопротивления» (прим. Discover24: на англ. «матрешка» называется «russian doll»).
«Это наиболее точно описывает эволюционный процесс, в результате которого варановые ящерицы развили свой иммунитет к яду сложным и многоуровневым образом, подобно тому, как эти русские куклы помещаются одна в другую», – пояснила Чандрасекара.
«Особые навыки могут возникать, утрачиваться и вновь появляться у разных видов варановых в ответ на меняющиеся экологические и биологические процессы».
Результаты исследования также показали, что эволюционная схватка не всегда идет лишь в одном направлении развития навыков.
«Как только варановые ящерицы эволюционируют, аспидовые змеи начинают вооружаться еще более мощными токсинами», – заявила Чандрасекара. «Это гонка биологических вооружений, единственной константой которой являются перемены в среде обитания».
Рассматриваемое исследование показало, что некоторые австралийские аспидные змеи, такие как гадюкообразная смертельная змея, обладают очень мощными ядами, которые более эффективно противодействуют защите варановых.
«Когда у варановых ящериц развивается сопротивление ядам, это оказывает ответное давление на змей, чтобы их яд стал более сильным, или более избирательным, или более эффективным, потому что в противном случае они не смогут питаться», – объяснил профессор Фрай.
«Это классическое противостояние, когда улучшение мощности яда оказывает давление на добычу, но и изменение восприимчивости потенциальной добычи оказывает обратное давление на улучшение яда».
По его словам, единственный способ победить в этой игре – не играть в нее.
«Карликовые вараны, обитающие на деревьях, являются настоящими победителями, потому что они полностью дистанцировались от всей этой гонки вооружений между рептилиями».