Liocheles waigiensis - скорпион, меняющий состав яда

Скорпион Liocheles waigiensis

На фото — скорпион Liocheles waigiensis, довольно обычный обитатель тропиков Азии, Австралии и Океании. Этот вид скорпионов не очень ядовит (об этом говорит маленький хвост) и для защиты в основном использует клешни. По свидетельствам ужаленных, для взрослого человека последствия будут не сильнее, чем от укуса пчелы. Но даже такой слабый яд — какое-никакое, но оружие. А любое оружие, как известно, можно использовать и для защиты, и для нападения. Но что делать, если твои жертвы обычно беспозвоночные, а враги — млекопитающие (да-да, мелкие млекопитающие являются естественными врагами многих скорпионов)? Очевидно, подгонять состав яда под текущую задачу.

Основа яда любого скорпиона — нейротоксины. Это несколько видов небольших (обычно 60–70 аминокислотных остатков) белков, нарушающих работу потенциал-чувствительных натриевых каналов, которые являются одним из важнейших компонентов в передаче нервных импульсов. Так что любое масштабное нарушение их работы, как правило, приводит к смерти организма. Скорпионьи α-нейротоксины активируют канал, в течение длительного времени поддерживая его открытым, однако делают это по-разному: одни мешают каналу закрыться, а другие — ускоряют открытие уже закрытого канала. Внутри этих двух подтипов существуют специализированные варианты токсинов, одни из которых специфичны для беспозвоночных (например, насекомых), другие — для млекопитающих. У насекомых существует только один тип каналов, а вот у млекопитающих их целых девять. Токсины скорпионов имеют в составе части, называемые «сердцевина» и «модуль специфичности». «Сердцевина» отвечает за распознавание канала, а модуль специфичности — за приспособленность токсина к специфическому действию на определенный тип каналов.

Модульная структура α-токсинов скорпионов — небольших белков, составленных из β-листа и α-спирали, скрепленных дисульфидными связями. Эта структура образует «сердцевину» молекулы, а две петли и C-конец складываются в динамически подвижный «модуль специфичности» (показан пунктиром), отличающийся у токсинов, действующих на млекопитающих и насекомых. Рисунок из статьи A. O. Chugunov et al., 2013. Modular Organization of α-Toxins from Scorpion Venom Mirrors Domain Structure of Their Targets, Sodium Channels

Чтобы понять, как скорпионы справляются с этой задачей, австралийские ученые провели эксперимент: скорпионов из дождевых лесов Квинсленда разделили на четыре группы. Животных из первой группы кормили живыми сверчками (скорпионы активно охотились с использованием яда), а также подвергали «атакам» мышиного чучела. Вторую группу кормили мертвыми сверчками (яд не нужен) и одновременно пугали мышью. Скорпионы, попавшие в третью группу, охотились на живых сверчков, но не были подвергнуты «нападению врага». Четвертую — контрольную — группу просто кормили мертвыми сверчками. После 6 недель эксперимента яд скорпионов из каждой группы взяли на химический анализ. Как оказалось, состав яда у особей, которых подвергали стрессу в виде чучела или живого грызуна, менялся. По сравнению с животными, которые питались сверчками, у «испуганных» скорпионов в яде возросло количество компонентов, ядовитых для млекопитающих, а уровень нейротоксинов, опасных для беспозвоночных, наоборот, немного снизился. При этом диета скорпионов (мертвые и живые сверчки) на состав яда не влияла.

Это исследование впервые показало адаптивную пластичность состава яда у ядовитых животных — раньше считалось, что яд скорпионов всегда одинаковый. Скорпионы оказались способны за довольно короткий срок в несколько недель подстраивать яд под особенности окружающей среды. Как мало мы, все-таки, знаем об адаптациях ядовитых животных!