Класс токсинов, содержащихся в яде змей и и белке слюны млекопитающих, произошел от одного и того же наследственного гена, согласно исследованию, опубликованному 23 декабря в журнале BMC Biology.

Змеи, некоторые ящерицы и даже некоторые млекопитающие могут иметь ядовитый укус. Хотя их видовые линии разделились более 300 миллионов лет назад, их яды произошли от одного и того же белка слюнных желез предков, доказали исследователи из Окинавского Института науки и технологий.

«Яды — это коктейли токсичных белков, которые эволюционировали во всем животном мире, как правило, как метод убийства или обездвиживания добычи, — объяснил доктор Агниш Баруа. — Системы ротового яда, обнаруженные у змей, особенно сложны, и происхождение их ядов до сих пор неясно».

В предыдущих научных работах ученые обнаружили, что слюнная железа млекопитающих и железа змеиного яда имеют схожую структуру активности в группе регуляторных генов, что позволяет предположить, что основа, необходимая для эволюции яда, существует как у змей, так и у млекопитающих.

«В этой статье мы выдвинули гипотезу, что у предка змей и млекопитающих существовала общая группа генов, которые обладали токсическим потенциалом, — сказал Баруа. — Змеи и млекопитающие затем пошли разными эволюционными путями, причем линии змей развивали разнообразные и все более токсичные смеси, в то время как у млекопитающих яд действительно эволюционировал, но в гораздо меньшей степени».

Сериновые протеазы калликреина — это своего рода фермент, расщепляющий белок, который играет ключевую роль в регулировании артериального давления. Слюна млекопитающих содержит небольшое количество этих белков, хотя их функция остается неясной и по сей день. Но у ядовитых змей и млекопитающих, таких как землеройки, эти белки развили токсичность. При введении в больших количествах они резко снижают кровяное давление, потенциально вызывая потерю сознания и даже смерть.

На раннем этапе исследователи заметили биохимическое сходство между сериновыми протеазами калликреина в змеином яде и протеазами в слюне млекопитающих, но до сих пор ученые не знали, действительно ли они связаны.

Благодаря недавним достижениям в области геномных методов исследовательская группа смогла идентифицировать и сравнить все гены калликреина у рептилий, амфибий, рыб и млекопитающих, чтобы создать эволюционное древо. Удивительно, но они обнаружили, что сериновые протеазы калликреина змеиного яда и калликреины слюнных желез млекопитающих действительно произошли от одного и того же гена предков.

«Это действительно убедительное доказательство нашей гипотезы о том, что яд развился из общей группы генов у предка, обладавшего токсическим потенциалом, — сказал Баруа. — Но самым удивительным было то, что нетоксичные калликреины слюны, подобные тем, что обнаружены у людей и мышей, также произошли от одного и того же наследственного гена».

Фактически, исследователи обнаружили, что нетоксичные калликреины в слюне млекопитающих были более тесно связаны с ядовитыми токсинами, обнаруженными у змей, чем с другими калликреинами, обнаруженными у млекопитающих.

В целом, эти данные свидетельствуют о том, что белки калликреина слюны у млекопитающих, включая человека, также обладают эволюционным потенциалом стать токсичными.