Навіщо зміям потрібна отрута? Це, здавалося б, просте питання, довгий час був предметом суперечок фахівців, які вивчають поведінку цих плазунів. інструментами, що постійно вдосконалюються, у боротьбі за виживання на планеті. змій бояться практично всі, від нас, людей, і до найбільших і найнебезпечніших тварин. спробуємо розібратися разом у цій статті. Може, вони компенсують це наявністю у себе небезпечних отрут? Боязнь змій називається герпетофобією , Причому у деяких людей плазуни викликають тільки легку неприязнь, а інші, побачивши змій, можуть запанікувати. Як і говорилося, змій бояться багато хто. І, мабуть, не дарма: згідно зі статистикою, щороку від укусів змій гинуть понад 100 000 людей у світі. Через величезну різноманітність отрут, що виробляються зміями, пошук протиотрути для кожного з Їх іноді просто неможливий, проте на цьому труднощі вчених не закінчуються. Справа в тому, що з часом зміїні отрути стають все складнішими за складом, пише theconversation.com.Швидко помічати ці зміни та створювати нові протиотрути дослідники просто не встигають. Зміїна отрута є справжнім коктейлем з різних речовин, які виробляються спеціальними залозами, які у більшості видів розташовані позаду очей. Незважаючи на всю небезпеку зміїних отрут, люди навчилися використовувати їх у благих цілях. Маючи багатий склад, що включає різні амінокислоти, отрути змій часто застосовуються в медицині як болезаспокійливий і протизапальний засіб. Амінокислоти - Це своєрідний будівельний матеріал, з яких утворюються м'язи, сухожилля і навіть волосся. Довгий час вважалося, що основна функція природних отрут полягає в тому, щоб стримувати та відбивати напад хижака до того моменту, поки агресор не буде вбитий чи поранений. Крім того, впорскуючи отруту в організм іншої живої істоти, змія інстинктивно розуміє, що біль діє на нього таким чином, щоб вона не змогла швидко зникнути в безпечне місце. Як би там не було, результати нового дослідження показали, що приписувана зміям "гуманність", що змушує їх застосовувати смертоносні отрути тільки заради самооборони, насправді не має нічого спільного з реальністю. Зміїні отрути знайшли своє застосування навіть в офіційній медицині Для того, щоб перевірити теорію про еволюцію зміїної отрути, дослідники з Бангорського університету вирішили опитати тих представників професій, яким за обов'язком служби доводиться найчастіше зазнавати отруйних укусів від змій.Так, спеціально відібрані зберігачі змій, дослідники плазунів та екологи заповнили анкети, в яких розповіли про пережиті ними отруйні укуси і, зокрема, про рівень випробуваного ними болю. Ще більше новин про відкриття сучасної науки ви можете знайти на нашому Google News. Опитавши більше 368 осіб, що отримали загалом 584 укуси від 192 різних видів змій, дослідники з'ясували, що близько 30% від усіх укусів цих плазунів мають досить низький рівень хворобливості через кілька хвилин після укусу; випадки, коли укус змії призводив до виснажливого болю в перші хвилини після атаки тварини на людину, було виявлено лише у 15%, а 55% опитаних зазначили, що перенесені ними укуси змій були майже безболісним. Таким чином, теорія про те, що отрута змій була придумана природою тільки для відлякування потенційного противника з метою самозахисту, виявилася докорінно помилковою. Іноді укуси змій вбивають людей лише за один день. У 1957 році вчений Карл Патерсон Шмідт, який дав імена понад 200 видам змій, намагався вивчити зелену деревну змію бумсланг. Вона вкусила його за великий палець, але Карл вважав її не дуже отруйною і просто намагався видавити кров. Через 24 години його вже не було в живих. Проаналізувавши отрути, які викликали появу гострого болю протягом декількох хвилин після укусу, дослідники виявили, що вони еволюціонували кілька разів за всю історію свого існування з метою заподіяння якомога більшої шкоди своїй жертві чи супротивникові. Іншими словами, деякі отруйні змії явно не мають наміру просто захищатися у відповідь на небезпеку, віддаючи перевагу активному нападу. На фото — бразильська списоголова змія, отрута якої завдає дуже сильного болю. З висновками вчених важко посперечатися, особливо якщо уважно вивчити властивості отрути деяких змій. поведінковою адаптацією для використання захисного отрути, і їх отрути викликають сильний біль при контакті з очима. гуманними шляхами. Раніше на Hi-News.ru ми вже розповідали про те, що вчені хочуть навчитися самостійно виробляти штучну зміїну отруту в лабораторних умовах. Поточна версія сторінки поки що не перевірялася досвідченими учасниками і може значно відрізнятися від версії, перевіреної 14 червня 2020; перевірки вимагають 94 правки. Зміїна отрута - Складна суміш органічних і неорганічних речовин, що виробляється залозами деяких видів змій. Склад і властивості отрути різних змій неоднакові [1]. Отрута у отруйних змій [англ.] виробляється і секретується отруйними залозами [нім.], розташованими за очима.Ці залози є видозміненими привушними слинними залозами [2], що відкриваються назовні вивідними протоками, які повідомляються за допомогою мішечка з одним або декількома каналами верхньощелепних отруйних зубів, у свою чергу теж еволюційно видозмінених [3] [4]. Кількість і концентрація отрути, що виділяється однією і тією ж змією при укусі, може варіювати, зокрема, залежить від часу накопичення отрути після попереднього його витрачання [5]. Деякі види змій можуть регулювати впорскування отрути при укусі [6] (наприклад: королівська кобра) або випорскувати їх струменем у бік противника (жертви) на відстані без його укусу (наприклад: кобри, що плюються) [7], деякі змії можуть виробляти серію укусів з упорскуванням отрути при кожному з укусів (наприклад, тайпан) [8]. Основне призначення отрути у змій - знерухомлення або умертвіння жертви (їжі), що їх ковтає цілком. На саму змію (або змій того ж виду) отрута не має згубної дії. Також отрута може застосовуватися зміями як самооборона від великих тварин, у тому числі людини, які не є об'єктами їх полювання [9]. Синтез отрути зміями вимагає значного збільшення метаболізму їхнього організму [10]. Є в'язкою, слабокислою гіркуватою рідиною. У рідкому вигляді in vitro малостійкий, втрачає токсичність та ферментативну активність протягом 1,5 - 3 тижнів, піддаючись гнильному розкладанню [5], у висушеному вигляді може зберігати властивості до 23 років [11]. Основна діюча речовина у зміїної отрути — різного роду і складу зоотоксини, що різняться залежно від видової та групової приналежності змій (у деяких видів є і статеві відмінності [9]) і відносяться до нейротоксинів, кардіотоксинів, антикоагулянтів, гемотоксинів , інгібіторам чи активаторам біомолекул, що беруть участь у процесах життєдіяльності організмів [5]. Деякі з них: геморагін [11], кротамін [англ.] [5], атратоксин [12], α-бунгаротоксин [12], β-бунгаротоксин [12], κ-бунгаротоксин [англ.], атролізин А [11] ] , лецитиназа А [ 13 ] , дендротоксин [14], кобротоксин [англ.] [14], кардіотоксин III [англ.], нейротоксин I [15], нейротоксин II [англ.] [15], акутолізин А [англ.], веномбін А [англ.] , мукролізин [англ.] , тайпоксин [англ.] , a-, b-, c-сарафотоксини [англ.], міотоксини (a, I, II) [нім.], трипітальний токсин [англ.] [16], фосфоліпаза A2 [16], ірдитоксин [англ.], фасцикулін [англ. ], кальцисептин [англ.] і т.д. буд. Всі вони білкової природи і складають у різному поєднанні понад 90% сухої маси отрути [10]. До токсичного впливу отрути змій малочутливі мангусти, їжаки, свині, медоїди та опосуми. Стійкість останніх обумовлена наявністю фактора крові LTNF [10]. Морські змії мають одну з найбільш сильних зміїних отрут взагалі.Адже харчуються вони рибами та головоногими молюсками, а холоднокровні більш стійкі до зміїної отрути, ніж ссавці та птахи. Отруйні зуби морських змій закріплені нерухомо (примітивна ознака) у передній частині верхньої щелепи і трохи коротші, ніж у наземних змій. Однак у більшості з них довжина зубів є достатньою для проникнення крізь шкіру людини. Винятком є види, які харчуються переважно ікрою риб. Найотруйнішою морською змією вважається оливкова морська змія Дюбуа [англ.], яка після тайпана Маккоя і бурої змії — третя за отруйністю змія у світі. Отрути морських змій в основному містять нейро-і кардіотоксини [5]. Усі види цього сімейства отруйні. Парні отруйні зуби розташовані в передній частині укорочених верхньощелепних кісток; вони помітно більші за інші зуби, загнуті назад і забезпечені отрутопровідним каналом; закріплені нерухомо (примітивна ознака). Отрутний канал у аспідів походить від борозенки на передній поверхні зуба шляхом поступового змикання її країв. Функціонує зазвичай лише один із отруйних зубів, другий є «заступником» на випадок втрати першого. Крім іклів, у багатьох аспідів верхня щелепа забезпечена дрібними зубами; у мамб та американських аспідів такі відсутні. У отруті аспідових змій загалом переважають нейротоксини, що дає при укусі характерну клінічну картину. Місцеві явища в області укусу майже не розвиваються (ні пухлини, ні почервоніння), зате швидко настає смерть внаслідок пригнічення нервової системи, в першу чергу паралічу дихального центру. Укус великих аспідів, наприклад кобри, становить смертельну небезпеку для людини.До цього сімейства належить найотруйніша змія у світі — тайпан Маккоя (Oxyuranus microlepidotus). Отрути аспідів, а також деяких тропічних гримучників містять нейро- і кардіотоксини, у деяких видів останніх, а також у австралійських аспідів отрути змішаного характеру (нейротоксини та ферменти, що впливають на згортання крові) [5]. Всі гадюкові мають пару відносно довгих, порожнистих усередині ікол, які використовуються для виділення отрути з отруйних залоз, що знаходяться за верхньою щелепою. Кожен з двох іклів розташований в передній частині пащі на верхньощелепній обертається взад-вперед кістки. Коли не використовуються, ікла складені назад і закриті плівковою оболонкою. Лівий і правий ікла обертаються незалежно один від одного. Під час сутички паща відкривається на кут до 180 градусів і кістка обертається вперед, випинаючи ікла. Щелепи стуляються при контакті, і сильні м'язи, що знаходяться навколо отруйних залоз, скорочуються, виділяючи при цьому отруту. Ця дія миттєво і є скоріше ударом, ніж укусом. Змії використовують цей механізм як для знерухомлення жертви, так і для самооборони. Отрути гадюкових, у тому числі і більшості гримучих змій, впливають на згортання крові (знижують або навпаки викликають згортання) і викликають некрози, переважають протеази [5]. Отрута гюрзи має гемолітичну дію. Отруту отримують від живих змій шляхом їхнього вилову в дикій природі або в серпентаріях. Отрути змій застосовуються в основному в медицині, наприклад, як болезаспокійливий, протизапальний засіб при захворюваннях периферичної нервової системи і т. п. у складі деяких лікарських препаратів [11] [5] [17]. Зміїна отрута застосовується у виготовленні анатоксинів, якими імунізують тварин для отримання протиотрут (протизміїних сироваток, імуноглобулінів). Також використовується при отриманні деяких діагностичних реактивів та в експериментальному моделюванні деяких патологічних процесів [5]. 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 вразити поціновувача, що зазівався, наповал. Нам здається, хто сильніший – той і головний. Хижаки відточують реакцію, відрощують гострі зуби, тренують потужні щелепи; травоїдні протиставляють їм могутню масу та швидкі ноги. Але отрута – це вогнепальна зброя природи, «великий зрівняльник».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 у кожному класі тварин (крім птахів), але з них рухався до цього своїм шляхом. У медуз з'явилися спеціалізовані клітки, що містять складну органеллу кнідоциль з гострим шипом. У бджіл та ос під виробництво отрути пристосовані придаткові залози статевої системи. Зміїна отрута - це слина, густий водний розчин, що містить складну та смертоносну суміш токсичних білків. Він настільки бездоганний, що вже включає кілька протеолітичних ферментів, які розм'якшують тканини і починають перетравлювати жертву: вона все одно нікуди не подінеться. Чорна мамба ЛД50: 0,3 мг/кг (при підшкірному введенні). Dend-roaspis polylepis, що живе в Африці, — одна з найстрашніших і найнебезпечніших отруйних змій світу. Яскраво виражена територіальна поведінка робить її вельми агресивною до будь-яких порушників кордонів, і якщо швидко не використовувати протиотруту, ймовірність загибелі від укусу становитиме 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 усіх отруйних змій міг жити близько 100 млн років тому, коли вони вже давно розійшлися зі своїми 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, у тому числі і з численними патогенами, які мешкають у їхній ротовій порожнині. Однак нещодавно в експериментах з клітинними культурами виявилося, що слина багатьох ящірок має справжню токсичність і здатна пригнічувати згортання крові, викликати параліч та інші неприємні ефекти. Окремі білкові компоненти зміїної отрути знайдено у 1500 видів ящірок, включаючи знаменитих комодських «драконів». Додавши до цього дані хімічного та ДНК-аналізу, вчені висунули гіпотезу про куди більш давнє еволюційне походження отрут, відносячи цей знаменний момент до спільного предка змій, ігуан та деяких інших ящірок, який жив близько 170 млн років тому і здійснив особливі перебудови свого генома. Жорстока змія ЛД50: 0,025 мг/кг (при підшкірному введенні). Oxyuranus microlepidotus — мешканець Центральної Австралії — використовує найнебезпечнішу для людини отруту, яка включає токсини, що діють на нервову систему та м'язи, печінку, нирки та судини. Наприклад, тайкатоксин блокує переміщення іонів кальцію в клітини серцевого м'яза, зупиняючи їхню роботу. Гени, що кодують важливі для роботи різних клітин та тканин білки, дуплікувалися та почали діяти у слинних залозах. Такі дуплікації в природі не рідкість - наприклад, коротконогость биглей, такс та споріднених їм порід собак стала результатом подвоєння гена сигнального фактора FGF4, що бере участь у регуляції зростання кінцівок. Однак у «отруйного предка» випадкові мутації та відбір змінили функції вихідної молекули — і білок, який мирно служив якимсь регулятором згортання крові, міг перетворитися на забійний токсин, що викликає її неконтрольовану коагуляцію.Наприклад, фосфоліпаза А2, невеликий і в цілому нешкідливий фермент, що бере участь у перетравленні ліпідів, перетворився на справжнього кілера, який без розбору знищує живі клітини, розчиняючи їх мембрани. сухої маси та майже 100% смертельних ефектів. Очкова кобра ЛД50: 0,57 мг/кг (при підшкірному введенні) Отрута містить нейротоксичні та кардіотоксичні компоненти, викликаючи параліч та загибель від асфіксії або серцевого нападу Кобра Naja naja входить у знамениту «велику четвірку» отруйних змій Азії, яку возить 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 їхню досконалість. окремо - і загальний рецепт їх суміші - відточені мільйонами років 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. всього тих, що передають команду від нервових клітин до м'язових, що закінчується паралічем і смертю від асфіксії.Фасцикуліни в отруті гримучників дезактивують ацетилхолінестеразу, яка видаляє зайвий нейротрансмітер із синаптичного простору — і надлишок його викликає неконтрольовані спазми та судоми. Проста гадюка ЛД50: 6,45 мг/кг (при підшкірному введенні). Vipera berus у світовому рейтингу небезпеки пасе далеко за лідерами. Отрута її не відрізняється неймовірною токсичністю, і проти нього створено кілька протиотрут. Зате кожен рядовий грибник має шанс отримати укус, наслідки якого в будь-якому випадку вкрай важкі. Це лише мала дещиця токсинів зміїних отрут та їх мішеней: інші можуть викликати ураження нирок і параліч серцевого м'яза, руйнування ендотелію, що вистилає судини, і масовий некроз тканин. Гадюки та багато кобрів перетворили на вбивць звичайні фактори згортання крові. З цілого каскаду скоординовано діючих білків, який запускає механізм утворення тромбу у разі травми, який може «переходити на темну сторону» і викликати загальне тромбоутворення прямо в судинах. Видовище це жахливе: тіло жертви більше не заповнене густою кров'ю, майже вся вона перетворюється на згустки, що згорнулися, і водянисту плазму, яка через підвищення тиску змушує тіло роздмухуватися, як повітряна куля, і сочиться буквально з усіх отворів - включаючи крихітні сліди, залишений зубами. Засоби доставки Отрута загального предка змій і деяких ящірок, яких іноді об'єднують у групу Toxicofera, мабуть, такою складністю не відрізнялася і комбінувала досить обмежену кількість білків, що видозмінилися. Не було в нього і спеціальних пристроїв для ефективної ін'єкції токсичної слини в організм жертви.Тому різні групи цих лускатих пішли різними шляхами, розробляючи власні засоби та механізми доставки. які перетворилися на гострі, начинені отрутою шприци. Вважається, що найдосконалішим отруйним апаратом можуть похвалитися представники великого і повсюдно поширеного сімейства гадюкових. Їх великі отруйні залози оточують потужні жувальні і скроневі м'язи, здатні моментально видавити отруту. , як голки. товсту слизову основу, ці зуби автоматично «розкладаються», варто змії широко розкрити пащу — і за зусилля м'язів, які її захлопують, отрута видавлюється під шкіру жертві. Гадюкові мають найрозвиненіший отруйний апарат. Деякі кобри діють ще підліше - плюються отрутою на 1-2 м, мітячи при цьому в очі. лише викликає сильне роздратування, дозволяючи змії нанести укус, здатність до якого ці види зовсім не втратили. Багато зміїв змушені дотримуватись найбільшої обережності, щоб не вкусити себе за хвіст і не загинути від власної отрути.У сутичках між ними загибель від отруєння — звичайна справа, особливо якщо в конфлікт вступили плазуни різних видів. Натомість інші стали нечутливими до дії власних токсинів — як індійська кобра, очкова змія, ацетилхолінові рецептори якої нечутливі до дії основного компонента її отрути, α-нейротоксину. Випадкові мутації обдарували такою стійкістю і мангустів, а також їжаків, свиней і медоїдів — родичів куниць, які полюють на отруйних змій куди активніше за улюбленого всіма Ріккі-Тіккі-Таві. Але найбільш вражаючу стійкість до зміїних отрут демонструють опосуми, які майже несприйнятливі навіть до дії ботулотоксину та рицину. Їхній головний секрет криється в дивовижній молекулі LTNF - білковому факторі крові, що нейтралізує летальні токсини. Ізольований та ін'єктований мишам внутрішньочеревно, він допоміг їм вижити в експериментах із введенням летальних доз отрут усіх чотирьох основних сімейств отруйних змій — і навіть деяких токсинів іншого походження, включаючи отруту скорпіона. Фактор LTNF відкритий нещодавно, і механізм його дії поки що не зрозумілий, але він активно вивчається — адже теоретично кров опосумів може забезпечити нас унікальним за ефективністю антидотом. Багато токсини зміїної отрути ювелірно впливають на окремі білки нервово-м'язових синапсів та їхній нейромедіатор — ацетилхолін. Вони можуть спричиняти або гіпертрофоване і неконтрольоване збудження, або глибоке пригнічення роботи цих сполук. Поки ж протиотруту для кожного випадку доводиться отримувати окремо, вводячи несмертельні дози тваринам - зазвичай коровам або коням - і виділяючи з їхньої крові готові антитіла, що з'явилися в результаті імунної відповіді.За деякого терпіння і великої відваги такі антитіла можна «виховати» і у власному тілі: легендарний дослідник, засновник серпентарію в Майамі Білл Хааст вводив собі мікродози отрут протягом усього життя. Він не тільки благополучно пережив 172 укуси, але й був донором унікальної крові, яка врятувала десятки життів людей, укушених зміями, протиотрути для яких не виробляється.
Токсини – інструмент неймовірно ефективний, але не всемогутній. Недарма переважна більшість тварин таки дотримуються інших методів захисту та нападу, які обходяться організму не так дорого. Справді, дослідження гримучих змій до і після забору вони отрути показало, що синтез білків, необхідні заповнення запасу смертельних доз, змушує напружуватися весь організм і протягом трьох діб працювати у посиленому режимі, підвищуючи рівень метаболізму на 11%. Такі ж виміри проведено і для гадюкоподібних смертельних змій, надзвичайно небезпечних мешканців Австралії: їм для відновлення доводиться підвищувати метаболізм майже на 70%. Синтез отрути - заняття не для слабаків, воно вимагає зусиль, порівнянних з тими, що витрачають бігуни марафонської дистанції. Але ще більший внесок потребує еволюція та вирощування складних систем його доставки. По суті це окремий напрямок розвитку, в жертву якому отруйні види приносять масу ресурсів. До певної міри його можна назвати альтернативою складному і великому мозку: поряд із цим ненажерливим органом хімічна зброя — одна з найдорожчих і найефективніших знахідок природи.Як і для чого змії виробляють отруту?
Навіщо зміям потрібна отрута?
Чи дуже кусають змії?
Зміїна отрута
Секреція
склад
Класифікація
За характером на організм
За походженням
Отрута морських змій
Отрута аспідів
Отрута гадюк
Застосування
Див. також
Примітки
Література
Посилання
Зміїні отрути: як вони працюють і чи можна врятуватися
Гонка протиотрут
Дороге незадоволення