Недавнее исследование, опубликованное 16 апреля в журнале Biology Letters, показало: устойчивость древесных крыс (Neotoma lepida), известных как паковые крысы, к яду гремучих змей зависит не только от особенностей яда и генетических механизмов жертвы, но и от погодных условий окружающей среды. Руководил проектом Мэтью Холдинг, эволюционный биолог и постдокторант Института наук о жизни Университета Мичигана. К исследованию присоединились Патрис Курнат Коннорс, доцент биологии в Университете штата Колорадо Меса и автор диссертации о токсической устойчивости у древесных крыс, а также Дениз Диринг, заслуженный профессор биологии Университета Юты.
Древесные крысы, обитающие в засушливых регионах юго-запада США, питаются преимущественно кустарником креозота, который содержит ядовитые для большинства млекопитающих соединения. Однако эти крысы славятся способностью нейтрализовать природные токсины и противостоять змеиному яду: они способны выживать после дозы, в 500–1000 раз превышающей смертельную для обычных лабораторных мышей. Такой уровень устойчивости достигается благодаря специальным белкам в крови, связывающим и обезвреживающим компоненты яда.
В рамках эксперимента исследователи использовали образцы сыворотки, собранные в 2014 году на юго-западе Юты. Крыс содержали в условиях двух температурных режимов: теплого (29,4°C) и прохладного (21,1°C). После акклиматизации брали кровь, замораживали сыворотку и позже анализировали ее свойства при комнатной температуре в Мичигане.
Результаты показали явное влияние температуры: у животных, привыкших к теплу, сыворотка значительно эффективнее подавляла токсичность гремучей змеи, чем у крыс, содержавшихся в прохладе. Это различие сохранялось даже после того, как оба образца сыворотки анализировали при одинаковой температуре, что указывает на физиологические изменения, происходящие именно в период акклиматизации.
Вторым важным фактором оказалась диета. Крысы, кормившиеся натуральной пищей — креозотом, — демонстрировали худшую устойчивость к змеиному яду, чем особи, получавшие обычный лабораторный корм. Ученые объясняют это энергетическими затратами: поддержание температуры тела в тепле или переваривание токсичной пищи уменьшают ресурсы, которые организм может направить на синтез белков, нейтрализующих яд.
Дениз Диринг подчеркивает: «В более прохладных условиях устойчивость к яду гремучей змеи была действительно низкой. А в теплых — очень высокой». Мэтью Холдинг отмечает эволюционную значимость явления: «Даже среди популяций одного и того же вида змей, поедающих одинаковую добычу, мы наблюдаем эволюционные различия в их ядах». Этот пример иллюстрирует сложное взаимодействие между генами, питанием, климатом и эволюцией.
Ученые планируют в дальнейшем выявить конкретные белки, изменяющие свою концентрацию в ответ на температуру, чтобы точнее понять механизмы нейтрализации яда. Итоги работы имеют не только биоэволюционное, но и медицинское значение: изучение взаимодействия между ядами и их нейтрализаторами уже привело к созданию новых лекарств, включая антикоагулянты и препараты наподобие Оземпика.
Исследование дает новое понимание того, как погодные условия и питание способны влиять на физиологическую устойчивость животных к внешним угрозам и подчеркивает важность учета этих факторов при изучении эволюции и разработке медицинских препаратов.
Изображение носит иллюстративный характер
Древесные крысы, обитающие в засушливых регионах юго-запада США, питаются преимущественно кустарником креозота, который содержит ядовитые для большинства млекопитающих соединения. Однако эти крысы славятся способностью нейтрализовать природные токсины и противостоять змеиному яду: они способны выживать после дозы, в 500–1000 раз превышающей смертельную для обычных лабораторных мышей. Такой уровень устойчивости достигается благодаря специальным белкам в крови, связывающим и обезвреживающим компоненты яда.
В рамках эксперимента исследователи использовали образцы сыворотки, собранные в 2014 году на юго-западе Юты. Крыс содержали в условиях двух температурных режимов: теплого (29,4°C) и прохладного (21,1°C). После акклиматизации брали кровь, замораживали сыворотку и позже анализировали ее свойства при комнатной температуре в Мичигане.
Результаты показали явное влияние температуры: у животных, привыкших к теплу, сыворотка значительно эффективнее подавляла токсичность гремучей змеи, чем у крыс, содержавшихся в прохладе. Это различие сохранялось даже после того, как оба образца сыворотки анализировали при одинаковой температуре, что указывает на физиологические изменения, происходящие именно в период акклиматизации.
Вторым важным фактором оказалась диета. Крысы, кормившиеся натуральной пищей — креозотом, — демонстрировали худшую устойчивость к змеиному яду, чем особи, получавшие обычный лабораторный корм. Ученые объясняют это энергетическими затратами: поддержание температуры тела в тепле или переваривание токсичной пищи уменьшают ресурсы, которые организм может направить на синтез белков, нейтрализующих яд.
Дениз Диринг подчеркивает: «В более прохладных условиях устойчивость к яду гремучей змеи была действительно низкой. А в теплых — очень высокой». Мэтью Холдинг отмечает эволюционную значимость явления: «Даже среди популяций одного и того же вида змей, поедающих одинаковую добычу, мы наблюдаем эволюционные различия в их ядах». Этот пример иллюстрирует сложное взаимодействие между генами, питанием, климатом и эволюцией.
Ученые планируют в дальнейшем выявить конкретные белки, изменяющие свою концентрацию в ответ на температуру, чтобы точнее понять механизмы нейтрализации яда. Итоги работы имеют не только биоэволюционное, но и медицинское значение: изучение взаимодействия между ядами и их нейтрализаторами уже привело к созданию новых лекарств, включая антикоагулянты и препараты наподобие Оземпика.
Исследование дает новое понимание того, как погодные условия и питание способны влиять на физиологическую устойчивость животных к внешним угрозам и подчеркивает важность учета этих факторов при изучении эволюции и разработке медицинских препаратов.
