Зміїні отрути - безперечні шедеври еволюції. Вбивчі фарби нейротоксинів, яскраві тони гемолітичних білків... ці коктейлі вдосконалювалися багато мільйонів років і стали справжніми творами хімічного мистецтва, здатного бити поціновувача наповал.
Нам здається, хто сильніший - той і головний. Хижаки відточують реакцію, відрощують гострі зуби, тренують потужні щелепи; травоїдні протиставляють їм могутню масу і швидкі ноги. Але отрута - це вогнепальна зброя природи, «великий зрівняч». З його появою слабкий може здолати сильного, повільний наздожене швидкого. Недарма до застосування токсинів незалежно один від одного «додумалися» зовсім різні тварини, від медуз до ссавців (отруйні, наприклад, деякі землерийки), від павуків і комах до, звичайно ж, змій.
Отруйні тварини є в кожному класі тварин (за винятком птахів), але кожен з них рухався до цього своїм шляхом. У медуз з'явилися спеціалізовані стрікальні клітини, що містять складну органелу книдоциль з гострим шипом. У бджіл і ос під виробництво отрути пристосовані придаткові залози статевої системи. Зміїна отрута - це слина, густий водний розчин, що містить складну і смертоносну суміш токсичних білків. Він настільки бездоганний, що вже включає деяку кількість протеолітичних ферментів, які розм'якшують тканини і починають перетравлювати жертву: вона все одно нікуди не дінеться.
Чорна мамба
ЛД50: 0,3 мг/кг (при підшкірному введенні). Dend-roaspis polylepis, що мешкає в Африці, - одна з найбільш лякаючих і небезпечних отруйних змій світу. Яскраво виражена територіальна поведінка робить її досить агресивною до будь-яких порушників кордонів, і якщо швидко не використовувати протиотруту, ймовірність загибелі від укусу складе 100%.
Загальний отруйний предок
До появи методів аналізу та порівняння ДНК біологам доводилося спиратися на не надто надійний ґрунт порівняльної анатомії, ембріології та суміжних дисциплін. Такий традиційний підхід говорив, що загальний предок всіх отруйних змій міг жити близько 100 млн років тому, коли вони вже давно розійшлися зі своїми лускуватими родичами-ящірками. Насправді, отруйні ящірки - виняткова рідкість, тоді як отрута є як мінімум у чверті видів змій. Тяжкі наслідки укусів багатьох ящірок пов'язували з бактеріями, в тому числі і з численними патогенами, які мешкають в їх ротовій порожнині.
Однак не так давно в експериментах з клітинними культурами виявилося, що слина багатьох ящірок володіє справжньою токсичністю і здатна пригнічувати згортання крові, викликати параліч та інші неприємні ефекти. Окремі білкові компоненти зміїної отрути знайдені у 1500 видів ящірок, включаючи знаменитих комодських «драконів». Додавши до цього дані хімічного і ДНК-аналізу, вчені висунули гіпотезу про куди більш стародавнє еволюційне походження отрут, ставлячи цей знаменний момент до спільного предка змій, ігуан і деяких інших ящірок, який жив близько 170 млн років тому і здійснив особливі перебудови свого геному.
Жорстока змія
ЛД50: 0,025 мг/кг (при підшкірному введенні). Oxyuranus microlepidotus - житель Центральної Австралії - використовує найнебезпечнішу для людини отруту, яка включає токсини, що діють на нервову систему і м'язи, печінку, нирки і судини. Наприклад, тайкатоксин блокує переміщення іонів кальцію в клітини серцевого м'яза, зупиняючи їх роботу.
Гени, що кодують важливі для роботи різних клітин і тканин білки, дупліціювалися і почали діяти в слинних залозах. Такі дупликації в природі не рідкість - наприклад, коротконогість біглів, такс і споріднених їм порід собак стала результатом подвоєння гена сигнального фактора FGF4, що бере участь у регуляції зростання кінцівок. Однак у «отруйного предка» випадкові мутації і відбір змінили функції вихідної молекули - і білок, який мирно служив якимось регулятором згортання крові, міг перетворитися на забійний токсин, що викликає її неконтрольовану коагуляцію. Наприклад, фосфоліпаза А2, невеликий і в цілому нешкідливий фермент, який бере участь у перетравленні ліпідів, перетворився на справжнього кілера, який без розбору знищує живі клітини, розчиняючи їх мембрани. І таких кілерів у зміїній отруті можуть бути десятки: на білки припадає до 90% його сухої маси і практично 100% смертельних ефектів.
Очкова кобра
ЛД50: 0,57 мг/кг (при підшкірному введенні). Отрута містить нейротоксичні та кардіотоксичні компоненти, викликаючи параліч і загибель від асфіксії або серцевого нападу. Кобра Naja naja входить у знамениту «велику четвірку» отруйних змій Азії, яку очолює гадюка Расселла, та сама «строката стрічка» з розповіді про Шерлока Холмса.
Забійні рецепти
Зміїні отрути - найскладніші з усіх природних отрут, і порівнювати їх з хімічною зброєю означало б недооцінювати їх досконалість. Хлор або іприт - прості молекули, що працюють грубо і безладно; токсини кобри або чорної мамби діють з убивчою точністю та ефективністю. Кожен з них окремо - і загальний рецепт їх суміші - відточені мільйонами років еволюції і атакують абсолютно певні мішені в організмі жертви. Ключовими з них можна назвати клітини крові, нервової та серцево-судинної системи.
Дендротоксин 1, що входить до складу отрути мамб, здатний блокувати велику групу потенціал-чутливих калієвих каналів, порушуючи передачу нервових імпульсів по нейронах. Різноманітні лід-нейротоксини, наявні у кобр і багатьох інших змій, пов'язуються з рецепторами ацетилхоліну, повністю блокуючи роботу синапсів - насамперед тих, що передають команду від нервових клітин до м'язових, - що закінчується паралічем і смертю від асфіксії. Фасцикуліни в яді гримучників дезактивують ацетилхолінестеразу, яка видаляє зайвий нейротрансміттер з синаптичного простору - і надлишок його викликає неконтрольовані спазми і судоми.