Змеиный яд и белок слюнных желез млекопитающих возникли от общих генов

Органические яды представляют собой «коктейль» из токсичных белков, необходимый для убийства или обездвиживания добычи. Змеиные яды особенно сложны для изучения, и их происхождение до сих пор туманно. Ученые из Окинавского института науки и технологий (Япония) и Австралийского национального университета решили пролить свет на этот вопрос и сосредоточились на изучении класса токсинов, обнаруженных в ядах большинства змей, а также рептилий и млекопитающих (некоторые из них, как известно, способны вырабатывать подобные вещества).

Такие яды называют сериновыми протеазами калликреина. Это ферменты, разрушающие белок, который играет ключевую роль в регулировании кровяного давления. У ядовитых змей и некоторых млекопитающих эти белки стали токсичными: при попадании большой дозы таких белков в организм они способны резко снизить кровяное давление, вызвать потерю сознания и даже смерть жертвы.

В предыдущих исследованиях та же группа ученых обнаружила, что слюнная железа млекопитающих и железа змеиного яда имеют схожую структуру активности в группе регуляторных генов. Однако сходство не означает родство. Тем не менее в новой статье, опубликованной в журнале BMC Biology, те же авторы все-таки выдвинули гипотезу о том, что у предка змей и млекопитающих существовала общая группа генов, обладающих токсическим потенциалом. И, кажется, они не ошиблись.

В свое время, как известно, эти группы животных пошли разными эволюционными путями. При этом предки змей эволюционировали в сторону развития разнообразных и все более токсичных ядов, а вот у предков млекопитающих развитие токсичности яда шло в гораздо меньшей степени. Кроме того, существует так много разных сериновых протеаз, которые имеют высокую степень сходства, что выделить нужные гены для определения их эволюционной истории непросто.

Благодаря последним достижениям в области геномики ученым удалось идентифицировать и сравнить гены калликреина у рептилий, амфибий, рыб и млекопитающих. Они выяснили, что сериновые протеазы калликреина змеиного яда и калликреины слюнных желез млекопитающих произошли от одного общего предкового гена.

От него же берут свое происхождение нетоксичные слюнные белки, которые есть и у мышей, и у людей. Значит, белки калликреина слюнных желез млекопитающих, включая людей, тоже обладают потенциалом стать токсичными. Впрочем, то, что у нас есть строительные блоки для развития яда, еще не означает, что это произойдет. Ведь на то должны быть веские экологические причины. Выводы авторов статьи означают лишь, что грань между ядовитыми и неядовитыми млекопитающими и змеями размыта сильнее, чем предполагали.