Почему ядовитые животные не умирают от собственного яда

Живые существа уже сотни миллионы лет используют ядовитые вещества друг против друга. Первыми были микробы, которые отбивались от конкурентов и охотились с помощью химикатов, а за ними последовали животные и растения. Журнал Smithsonian рассказал, как животные орудуют ядами и защищаются от них.

Животные становятся ядовитыми разными способами. Некоторые производят токсины лично: например, жабы-ага вырабатывают молекулы под названием сердечные гликозиды. При попадании в организм они могут остановить производство натрий-калиевого насоса — протеина, перекачивающего ионы из клеток и внутрь них. Данный процесс критически важен для поддержания объема клеток, сокращения мышц и передачи нервных импульсов.

Другие виды пользуются токсин-содержащими бактериями — в число таких животных входят рыбы иглобрюхи, чье мясо содержит смертельно опасный тетродотоксин. А многие другие существа насыщаются токсинами через пищу. Так, ядовитые лягушки поедают токсичных насекомых и клещей.

По мере эволюции ядовитые животные также перестроили свои организмы, чтобы избежать отравления. То же самое случилось с видами, которыми они питаются — и так далее по пищевой цепочке. Чаще всего, адаптации принимают форму изменений в протеинах, которые обычно отключаются ядами — они становятся более устойчивыми к токсинам. Например, насекомые, живущие и питающиеся на растениях молочая, богатых токсичными гликозидами, выработали натрий-калиевые насосы, на которые не действуют гликозиды.

Однако перемены в жизненно важной молекуле могут создать осложнения. В случае клопа Oncopeltus fasciatus, питающегося семенами молочая, чем более устойчивым к гликозидам становится его насос, тем менее эффективно он работает. Причем эта проблема затрагивает нервные клетки, где работа натрий-калиевого насоса особенно важна.

Но насекомое, похоже, нашло обходной эволюционный путь. Из трех версий протеина, вырабатываемых клопом, наиболее эффективная находится в мозге — и она же наиболее чувствительна к токсинам. Таким образом, Oncopeltus fasciatus защищает свой мозг от гликозидов. По мнению специалистов, причина может быть в ABCB транспортерах: они находятся в клеточных мембранах и избавляются от «мусора» в клетках. Определенные виды молей используют этот транспортер для очищения нервных клеток от сердечных гликозидов.

Животные защищаются от токсинов по-разному. К примеру, секрет змей Erythrolamprus reginae может быть в печени: что-то в ней защищает пресмыкающихся от токсинов полосатых ядовитых лягушек. Есть вероятность, что у этих змей есть энзимы, конвертирующие смертельные субстанции в нетоксичные формы — человеческий организм проделывает нечто похожее с алкоголем и никотином. Помимо этого, печень змеи может содержать протеины, привязывающиеся к токсинам и не позволяющие им подействовать на внутренние органы.

Калифорнийские суслики используют схожий трюк для защиты от яда гремучих змей — коктейля из дюжины токсинов, уничтожающих стенки кровеносных сосудов и предотвращающих сворачивание крови. У сусликов есть протеины, которые блокируют часть токсичных веществ, по аналогии с протеинами самих змей, которые дают им иммунитет к собственному яду. Композиция яда варьируется в зависимости от популяции змей, и противоядие в крови сусликов адаптировано в соответствие с ней. Правда, даже такая защита не абсолютна: гремучие змеи постоянно меняют свои токсины, поэтому даже они могут пострадать от собственного яда в больших концентрациях.

Наконец, многие другие животные также умеют хранить внутри себя токсины, поглощаемые с пищей, и использовать их для других целей. Жуки Chrysochus auratus получают гликозиды от растений, которыми питаются, после чего транспортируют токсины в спину для самозащиты. Насекомые в принципе нередко полагаются на ядовитые растения для выживания: взаимоотношения между бабочками данаида монарх и молочаем — наглядный тому пример.