Многоногие химики: открытие, меняющее представление о ядах

Австралийские и норвежские ученые раскрыли удивительную способность сколопендр вида Scolopendra morsitans менять состав своего яда в зависимости от ситуации. Это открытие предполагает, что ядовитый арсенал животных может быть гораздо сложнее, чем считалось ранее.

Фото: commons.wikimedia.org by Дадерот, https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Китайская красноголовая сколопендра

Многоножки, к которым относятся и сколопендры Scolopendra morsitans (далее S. morsitans), — древняя группа членистоногих с богатой историей. Более 400 миллионов лет они используют яд для охоты на насекомых, таких как сверчки и тараканы. Однако, будучи сами потенциальной добычей для хищников, сколопендры нуждаются в яде и для самозащиты.

Исследователи из Квинслендского университета (Австралия) совместно с коллегами из Университета Осло (Норвегия) решили детально изучить токсичный "коктейль" многоножек. Помимо стандартного метода сбора яда с помощью электростимуляции, ученые разработали новый подход, имитирующий нападение на сколопендру. Они помещали перед многоножкой покрытую парафином пробирку, провоцируя S. morsitans на атаку.

Сравнительный анализ показал, что состав яда, полученного двумя разными способами, отличается. Эксперименты на сверчках продемонстрировали парализующее действие обоих типов яда. Однако тесты на лабораторной модели с сенсорными нейронами позвоночных (крыс и мышей) выявили, что яд, полученный при имитации нападения на сколопендру, вызывал болевую реакцию.

Для более глубокого анализа ученые исследовали ядовитые железы этих членистоногих после "охотничьих" и "оборонительных" атак. С помощью жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией было подтверждено, что состав токсинов меняется в зависимости от ситуации.

Изучая ядовитые железы под электронным микроскопом, исследователи обнаружили два типа секреторных клеток. Одни клетки активируются сокращением окружающих мышц, другие — химическими сигналами гормонов и нейромедиаторов, таких как серотонин. Эта двухуровневая система позволяет сколопендрам комбинировать токсины и создавать различные типы яда в зависимости от необходимости.

Ученые предполагают, что такая сложная система развилась в ходе эволюции, чтобы сколопендры не оставались беззащитными после использования яда, запасы которого восстанавливаются медленно. "Оборонительный" яд вызывает более сильную боль, эффективно отпугивая хищников.

Зоолог Мишель Дюгон из Ирландского национального университета в Голуэе, не принимавший участия в исследовании, назвал результаты впечатляющими и тревожными. Пока неизвестно, способны ли другие ядовитые животные изменять состав своего яда. Однако, открытие австралийских и норвежских ученых ставит под сомнение результаты многих предыдущих исследований в этой области, в силу их потенциальной неполноты.

Уточнения

Нейромедиа́торы — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам.