В юбилейном номере журнала «Вокруг света», который прямо сейчас продается в киосках и супермаркетах, есть большая статья про ядовитые грибы. В ней обсуждается, в частности, вот какой вопрос: как получилось, что некоторые грибы научились вырабатывать такое многообразие токсинов, а другие при этом совершенно безвредны? Причем ладно бы еще разделение на съедобные и ядовитые пролегало по каким-то понятным рубежам — например, трубчатые в лукошко, пластинчатые на выброс. Так ведь нет: в одном и том же грибном роду, например среди шампиньонов, есть и вполне деликатесные грибы, и смертоносная дрянь, а при этом у отдаленных видов нередко встречается один и тот же токсин. Происхождение грибных ядов — совершенно загадочная область науки.
Впрочем, кто мы такие, чтобы критиковать грибы: у нас, позвоночных, с ядами тоже порядочная неразбериха. Почему ядовитые змеи ползают по планете в изобилии (да еще и могут похвастаться огромным разнообразием ядов), ядовитых млекопитающих известно не больше полудюжины, а ядовитых птиц вообще не бывает? Если змеи унаследовали все эти яды от общих с нами предков, почему их не унаследовали мы?
К ответу на этот вопрос приблизилась команда биологов из Японии и Австралии, и их ответ : все-то мы прекрасно унаследовали. Просто вместо ядовитых укусов и прочего змеюшничанья мы используем наследство для более возвышенных целей.
Исследователи сфокусировались на одном из самых распространенных змеиных ядов, который относится к группе белков по имени «сериновые протеазы» (они умеют расщеплять молекулы других белков определенным, только им свойственным способом). У всего живого на Земле этих сериновых протеаз полным-полно. Порой очень сложные физиологические процессы основаны на том, что разные сериновые протеазы по очереди расщепляют друг друга. Возможно, когда-то на ранних ступенях эволюции существовала одна-единственная сериновая протеаза, общий предок всех нынешних, однако этих концов уже не сыскать. Авторы исследования пришли к куда более конкретному выводу: сериновые протеазы из змеиного яда близко родственны одному конкретному человеческому белку. Этот белок делает в нашем организме важную работу, к ядам не имеющую никакого отношения.
Речь идет о калликреине — сериновой протеазе, которая занимается у нас регулировкой кровяного давления. Основное место жительства калликреинов — в плазме крови, однако небольшое количество калликреина, как оказалось, синтезируется в слюнных железах и выделяется со слюной. Сперва биологи разобрались, как регулируется этот синтез. Оказалось, механизм очень похож на то, что происходит в ядовитых железах змей при синтезе яда. А затем исследователи сравнили калликреиновые сериновые протеазы разных пресмыкающихся и млекопитающих и построили «филогенетическое древо», то есть схему родства этих белков.
- Источник:
- Barua, A., Koludarov, I. & Mikheyev, A.S. / BMC Biology
Выяснилось, что калликреины восходят к общему предку, основной работой которого, возможно, была регулировка физиологических процессов вроде нашей системы контроля артериального давления. Однако у змей этим белкам нашлась новая работа. Видимо, методом проб и ошибок природа поняла, что если впрыснуть калликреин в кровь жертвы, у той резко упадет давление и она потеряет способность сопротивляться. Дальнейшее было делом техники, точнее эволюции.
У змей эта эволюция зашла далеко и породила удивительно эффективные смертельные токсины. Но природа не обделила и млекопитающих. К примеру, у щелезубов и некоторых землероек калликреин из слюны тоже вполне ядовит и помогает зверькам парализовать противника при укусе. А самое удивительное в том, что калликреин из слюны человека, при всей его невинности, находится в куда более тесном родстве со змеиным (и землеройковым) ядом, чем другие белки этого семейства, включая и человеческие.
Таким образом, эволюция дала нам все задатки для того, чтобы стать ядовитыми, если бы образ жизни и превратности биосферы от нас бы этого потребовали. Щелезуб вступил на этот путь, человек пока воздержался.
Интересно пофантазировать о цивилизации ядовитых существ: ведь если бы мы могли убивать ближних и дальних одним мгновенным укусом, имело бы смысл задуматься о том, чтобы иметь поменьше личных врагов, а значит, быть внимательнее и добрее друг к другу, никогда никого не обижать, даже самых слабых и противных, а все хорошее делить поровну и даже себе в ущерб. Никакого стяжательства и зазнайства, никаких диктатур и геополитики, единственный личный и национальный интерес — бескорыстно послужить общему доброму делу человечества. Заманчиво?
Впрочем, ядовитые кобры ничего такого не делают, а напротив, зверски кусают друг друга и умирают от укусов в конвульсиях ярости. Так что, может быть, и хорошо, что наш яд недоэволюционировал. Значит, намеченного выше идеала мы будем добиваться другими способами.
Фото: Getty Images
