Но новое совместное исследование ученых Университета Клемсона показало, что количество видов добычи, которые съела змея, не влияет на сложность яда. Скорее, это было то, как далеко друг от друга эволюционно находились виды-жертвы.
"Не только диета вызывает различия в яде у змей. Это широта диеты ", – сказал Кристофер Паркинсон, профессор факультета биологических наук Колледжа наук. "Если змея съест 20 различных видов млекопитающих, ее яд не будет очень сложным. Но если он съест сороконожку, лягушку, птицу и млекопитающее, у него будет очень сложный яд, потому что каждый компонент этого яда влияет на что-то другое у одного из разных животных, которыми питается змея."
Журнал Proceedings of the National Academy of Sciences опубликовал результаты в статье под названием «Филогенетически разнообразные диеты благоприятствуют более сложным ядам североамериканских гадюк."
Исследование может привести к созданию более эффективных противоядий и послужить базой данных о питании для других исследователей змей.
"Укус змеи – это забытая тропическая болезнь. Это не убивает многих людей в U.S., только около восьми в год.
Но это вызывает длительные травмы, такие как неврологические и тканевые повреждения. Несмотря на то, что у нас есть хорошие противоядия, они, безусловно, могут быть лучше.
Мы создали библиотеку ядов всех видов в U.S. с более высоким уровнем детализации, чем это делалось раньше, поэтому эту информацию мог бы использовать кто-то другой, кто заинтересован в улучшении противоядных средств », – сказал Мэтью Холдинг, бывший постдокторант Клемсона, который является ведущим автором статьи.
Холдинг сотрудничал с исследователями из Клемсона, Университета штата Флорида, Мексики и Бразилии, чтобы изучить яды и рацион 46 видов североамериканских гадюк, включая всех, которые обитают в Соединенных Штатах. Затем они использовали информацию о диетах этих видов, чтобы понять, почему одни яды простые, а другие очень сложные.
Яды содержат белки, которые в совокупности действуют, чтобы вывести из строя добычу.
Количество различных белков, которые он содержит, отражает его сложность.
«Вы можете думать о яде как о змеином ящике с инструментами», – сказал Холдинг, который в настоящее время является научным сотрудником постдокторского исследования Национального научного фонда в штате Флорида. "Гаечный ключ, торцевой ключ и отвертка используются по-разному. Точно так же каждый белок выполняет свою функцию, когда яд вводится мыши, ящерице, многоножке или любой другой жертве, которую ест змея."
"У некоторых змей гораздо более простой яд с меньшим количеством компонентов.
У некоторых есть еще много. «Мы хотели понять, с эволюционной точки зрения, почему это могло быть», – объяснил Холдинг."
Исследователи собрали образцы яда и ядовитых желез гремучих змей и ватно-пасти по всей Северной Америке.
Они использовали методы секвенирования следующего поколения для создания самого большого на сегодняшний день набора данных протеомов и транскриптомов ядовитых желез гадючих змей.
Используя образцы естествознания, исследователи сравнили сложность яда с диетами змей.
"Наличие базы данных о жертвах, основанной на образцах естественной истории, было первостепенным, потому что мы не смогли бы выполнить эту работу без этих музейных коллекций. Без них мы не смогли бы построить сравнительную филогенетическую основу для сравнения рациона змей и их эволюционной истории », – сказал Паркинсон, работающий по совместительству в Колледже сельского хозяйства, лесоводства и естественных наук Департамента лесного хозяйства и охраны окружающей среды.
Удержание указанных изменений сложности яда в связи с филогенетическим разнообразием рациона змей, с эволюцией как более простых, так и более сложных ядов.
Исследование показывает, что для эволюции целевых ядов важны различия между видами-жертвами, а не только различия между видами-жертвами или основными таксономическими группами, независимо от того, как они филогенетически связаны.
Некоторые предыдущие исследования показали, что диета, вероятно, вызвала различия в яде у змей, используя грубые данные. В этом проекте использовались генетические данные ядовитых желез более чем 250 отдельных змей – более плотная выборка, чем в любом другом исследовании на сегодняшний день. Исследователи также составили подробную базу данных о жертвах.
Объединение этих данных облегчило понимание причины вариабельности яда.
"Поскольку мы используем инструменты секвенирования нового поколения, мы могли бы сделать больше, чем просто подсчитать количество компонентов в яде.
Мы могли бы значительно приблизиться к генетическим последовательностям, которые вносят вклад в этот признак у этих таксонов, чего раньше не делали », – сказал Холдинг.
Исследование показало, что разнообразие рациона предсказывает выраженную сложность в трех из четырех крупнейших семейств генов яда в ядах гадюки. Сериновые протеазы, металлопротеиназы и фосфолипазы имеют положительную взаимосвязь, а это означает, что чем разнообразнее диета змеи, тем сложнее ее яд.
Но диета не оказала такого же влияния на лектины c-типа. Разнообразие рациона составляет от 25 до 40 процентов вариации сложности яда.
«Мы создали новые вопросы, которыми должны были заняться другие исследователи, например, почему лектины c-типа следуют иному паттерну отношения к разнообразию рациона, чем другие семейства генов, и чем объясняются оставшиеся три четверти вариации сложности яда, для которых мы не можем счет ", – сказал Холдинг.
Поскольку препараты, полученные из змеиного яда, используются для лечения сердечных заболеваний, высокого кровяного давления и образования тромбов у людей, чем лучше ученые понимают яд, тем больше вероятность, что они смогут использовать его для создания лекарств для человека.
"Мы видим потенциал дальнейшего использования в медицинских или терапевтических целях. Но что нас волнует, так это вопрос: “ Почему существует так много видов змей в первую очередь и внутри этих змей, почему существует так много видов яда, которые так сильно влияют на добычу или людей? ”?’"Холдинг сказал.
Этот проект был поддержан Национальным научным фондом и Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo. Ответственность за контент полностью ложится на авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения поддерживающих организаций.