Почему яд европейских гадюк не отпугивает хищников мгновенной болью

Международная группа исследователей изучила яды нескольких видов гадюк рода Vipera, обитающих в Евразии, и не обнаружила у них токсинов, способных напрямую вызывать боль у млекопитающих.

Полученные данные ставят под сомнение гипотезу об эволюционном компромиссе между хищнической и защитной функциями яда.

Учёные изучили состав яда гадюк, обитающих в Евразии. Иллюстрация: ECOportal.su / ИИ

Коротко о главном

• Гипотеза об эволюционном компромиссе в составе змеиного яда (между охотой и защитой) получила экспериментальное опровержение.
• Яды европейских гадюк (Vipera) не активируют болевые рецепторы млекопитающих даже при высокой концентрации (до 300 мкг/мл).
• В отличие от яда гадюк, пчелиный яд (Apis mellifera) при концентрации 30 мкг/мл вызывает резкий приток кальция в клетки (активирует 94 % нейронов).
• Боль при укусе гадюки возникает не из‑за прямого действия токсинов, а как следствие воспаления и повреждения тканей — симптомы проявляются спустя часы, а не мгновенно.
• Состав яда гадюк варьируется между видами и популяциями, но эти различия не связаны с защитной функцией.

Эволюция яда у гадюк рода Vipera определяется в первую очередь давлением отбора со стороны добычи, а не необходимостью защищаться от хищников.

Гипотеза о том, что состав змеиного яда отражает эволюционный компромисс между способностью убивать добычу и защищаться от хищников, получила новое экспериментальное опровержение. Международная группа исследователей изучила яды представителей рода гадюк Vipera, обитающих в Евразии, и выяснила, что ни один из протестированных видов не производит токсинов, способных напрямую активировать болевые рецепторы млекопитающих, сообщает журнал Science.

Гипотеза об эволюционном компромиссе

Основная функция яда у змей — хищничество, однако у многих видов он также используется для самозащиты. Теоретически это должно приводить к конфликту отборных давлений: яд, оптимизированный для быстрого обездвиживания жертвы, может отличаться от яда, вызывающего мгновенную интенсивную боль, отпугивающую хищника. Учёные предположили, что у видов, питающихся слабозащищённой добычей, такой как насекомые, давление отбора на хищническую функцию яда ослаблено, что даёт возможность развивать защитные токсины.

Для проверки этой идеи были выбраны европейские гадюки: луговая гадюка Vipera ursinii и близкие виды, специализирующиеся на беспозвоночных, а также носорогая гадюка V. ammodytes, обыкновенная гадюка V. berus и аспидная гадюка V. aspis, питающиеся в основном позвоночными.

Ход эксперимента

Исследователи провели электрофорез белков яда различных популяций и измерили его способность вызывать приток ионов кальция в сенсорных нейронах млекопитающих. В качестве модели использовались клеточная линия F11 и культуры нейронов спинальных ганглиев мышей. Положительным контролем служил яд медоносной пчелы Apis mellifera, известный своей способностью напрямую активировать ноцицепторы и вызывать боль.

Результаты

Яд пчёл при концентрации 30 мкг/мл вызвал резкий приток кальция в клетки, тогда как ни один из образцов яда гадюк — даже при концентрации до 300 мкг/мл — не показал подобной активности. Статистический анализ подтвердил, что реакции клеток на яды гадюк не отличались от контроля с буферным раствором. Аналогичные данные были получены и на первичных нейронах спинальных ганглиев: пчелиный яд активировал 94 % клеток, тогда как яды гадюк оказались статистически неотличимы от контроля.

При этом вариативность состава яда между видами и популяциями оказалась значительной. Так, у низинных подвидов луговой гадюки белковый профиль был сложнее, чем у горных форм, а у подвидов обыкновенной гадюки наблюдались заметные различия в наборе белков высокой молекулярной массы. Однако эти различия не коррелировали с защитной функцией.

Выводы исследователей

Полученные данные свидетельствуют о том, что эволюция яда в роде Vipera определяется преимущественно давлением отбора со стороны добычи, а не хищников. Как поясняют авторы работы, наблюдаемая при укусах боль возникает не из‑за прямой активации ноцицепторов токсинами, а как побочный эффект воспаления, отёка, некроза тканей и других повреждений. Клинические описания часто фиксируют симптомы спустя часы после укуса, тогда как эволюционно значимая защитная боль должна развиваться в течение секунд.

Исключения из общего правила известны: прямую ноцицептивную активность демонстрируют яды плюющихся кобр, некоторых коралловых аспидов и нескольких других видов. Однако у европейских гадюк подобных адаптаций обнаружено не было. Исследователи отмечают, что дальнейшее изучение механизмов действия токсинов должно опираться на экологический контекст и учитывать возможные синергетические эффекты компонентов яда.

Источник: ecoportal.su