Гены как у змей: люди вполне могли бы обладать ядовитой слюной

Человек имеет почти готовый генетический аппарат для выработки яда вроде змеиного. Нужны лишь относительно небольшие изменения, и наш вид получит ядовитые зубы. Впрочем, Homo sapiens здесь не уникален: та же система генов есть у всех амниот, то есть млекопитающих, птиц и рептилий.

Известно более сотни видов амниот, чей укус ядовит. Всем известны ядовитые змеи, но есть ещё ядовитые ящерицы и даже млекопитающие (медленные лори, землеройки и так далее).

Биологам хорошо известно, что ядовитые железы во рту всех этих существ — это видоизменённые слюнные железы. Более того, во многих ядах присутствуют одни и те же компоненты. Но как более чем сто видов независимо друг от друга отыскали один и тот же эволюционный путь?

Новое исследование даёт простой ответ на этот вопрос. Почти все необходимые гены амниоты унаследовали от своего общего предка. Эволюции оставалось лишь немного достроить эту систему, чтобы обеспечить вид ядовитой «слюной». Довольно часто она так и делала.

Другими словами, люди, кошки или голуби потенциально так же ядовиты, как кобры или гремучие змеи. Просто в нашем случае эволюция не сделала нескольких последних шагов к этой цели.

«По сути, у нас есть все строительные блоки [механизма выработки яда], — утверждает первый автор исследования Агниш Баруа (Agneesh Barua) из Окинавского института науки и технологий. — Теперь дело за эволюцией, чтобы привести нас в эту точку».

Своё открытие биологи сделали благодаря тайваньской хабу (Trimeresurus mucrosquamatus). Этот вид змей был некогда случайно завезён на Окинаву и доставил немало проблем местной экосистеме. Отчасти поэтому он очень хорошо изучен.

«Поскольку мы знаем функцию всех генов, присутствующих в организме этого животного, мы можем увидеть, с какими генами связаны гены яда», — рассказывает Баруа.

Опираясь на эти знания, учёные выявили систему из примерно трёх тысяч генов, «обслуживающих» ядовитую систему. Они не отвечают непосредственно за синтез основного токсина змеи. Однако эти гены регулируют множество необходимых для этого процессов, например, придание молекулам белка-токсина нужной трёхмерной формы.

Позднее исследователи отыскали эти же гены в опубликованных расшифрованных геномах других амниот, в том числе и человека. По-видимому, эта генетическая система была унаследована от общего предка всех амниот.

В частности, гены, придающие форму белкам змеиного яда, точно так же «ваяют» и белки человеческой слюны. А ещё наша слюна содержит белки из группы калликреинов. У многих ядовитых видов именно белки-калликреины — основной компонент яда. И если чуть-чуть модифицировать эти человеческие белки, получится эффективный токсин.

Почему же в таком случае у нас нет ядовитых зубов? Почему рептилии, птицы и млекопитающие не стали ядовитыми все поголовно?

Потому что всё имеет свою цену. На выработку токсинов тратится множество ценных ресурсов, и это выгодно, только когда подобное оружие действительно необходимо виду.

Быстроногий волк, могучий медведь или умный и социальный человек не так уж много выиграли бы, заполучив в свой арсенал ещё и смертоносный яд. Затраты на это эволюционное новшество вряд ли окупились бы, и неудивительно, что наша эволюция не пошла по такому пути.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале PNAS www.pnas.org/content/118/14/e2021311118.