Видоспецифичность действия паучьих ядов и чем она обусловлена

Фото: Mike Gray; ссылка на оригинал

Сиднейский воронковый паук (Atrax robustus), обитающий на востоке штата Новый Южный Уэльс (Австралия), считается самым ядовитым для приматов вообще и человека в частности представителем араней, однако его укусы безвредны для большинства млекопитающих из других отрядов. Специфичность действия яда атрокса обусловлена присутствием в его составе δ-атракотоксина (δ-ACTX-Ar1), взаимодействующего с NaV вегетативных и моторных нейронов обезьян. Стоит отметить, что  для людей представляют опасность лишь укусы самцов, но не самок.

 Многим паучьим ядам, включая оные птицеедов, свойственна узкая направленность действия против определённых видов животных, когда они могут быть смертоносными для одних, но сравнительно безобидными для других. Показательным примером, наглядно иллюстрирующим данную ситуацию, является яд, производимый пауком вида Atrax robustus, что приходится дальним родственником птицеедам. Для человека и других приматов укусы этого членистоногого крайне опасны. Они нередко заканчиваются тяжелейшими отравлениями даже у здоровых взрослых людей. Нужно сказать, что с 1927 года и до разработки противоядия в начале 80-х эти пауки успели отправить на тот свет как минимум 13 человек [Isbister et al., 2005]. В то же время для многих не являющихся приматами млекопитающих укусы атракса не представляют существенной угрозы. Например, кошки и собаки легко их переносят. Впрочем, известна и обратная ситуация: укусы пауков-птицеедов не считают фатальными для людей, чего нельзя сказать о домашних животных. Зафиксировано несколько случаев скорой (порядка 30-120 минут) гибели кошек и собак от укусов австралийских птицеедов (в частности, представителей родов Phlogellius и Selenocosmia), сопровождавшихся развитием у животных признаков дыхательной и сердечной недостаточности [Raven, 2000; Isbister et al., 2003; O'Hagan, 2006]. Что важно, здесь неприменимо популярное объяснение различий в чувствительности к ядам между указанными животными и человеком, завязанное на разнице в массе тела. Так, нельзя связать гибель собак от укусов пауков-птицеедов лишь с их меньшими относительно человека размерами, поскольку среди умерших животных были и довольно крупные особи (порядка 40-50 кг), сопоставимые по массе с подростками или миниатюрными людьми. Кроме того, кошки намного меньше людей, но вопреки логике убивающий двуногих яд атракса действует на них слабо. Очевидно, дело здесь не только в размерах. К слову, известен ещё и другой интересный пример специфичности действия ядов терафозид, но уже на разные виды насекомых: исследование, проведённое на сверчках и личинках большого мучного хрущака, показало, что первые примерно в 50 раз менее восприимчивы к ядам австралийских (Coremiocnemis tropix, Selenocosmia crassipes, Selenotholus foelschei, S. plumipes) и американских (Brachypelma albiceps, B. hamorii) птицеедов, чем вторые [Gentz et al., 2009].

Полагаю, у вас возник закономерный вопрос: почему яды некоторых пауков быстро и жестко убивают одних, но щадят других? Окончательного ответа на него пока нет, но имеется несколько предположений. Как уже было сказано выше, многие пауки, включая всех мигаломорф, полагаются на ноттины, которые проявляют высокую селективность к строго определённым белкам. Другими словами, каждый такой пептид чаще всего способен эффективно взаимодействовать лишь с одной или несколькими, но похожими друг на друга молекулами. При этом белковым структурам, что являются мишенями ноттинов, наряду с общим консерватизмом свойственна и заметная межтаксономическая изменчивость аминокислотных последовательностей их активных участков. Из-за неё отдельные токсины не всегда одинаково хорошо распознают даже очень похожие ортологичные[5] белки, поэтому их потенциальные цели (те же ионные каналы или всевозможные рецепторы) у представителей различных видов оказываются в разной степени уязвимыми для них. Например, легко связывающийся с Na_V рыжего таракана µ-терафотоксин-Ae1a, выделенный из яда Augacephalus ezendami, не способен взаимодействовать с Na_V американского таракана из-за точечных отличий между ними [Herzig et al., 2016]. По этой же причине, содержащиеся в яде Monocentropus balfouri µ/ω-терафотоксины-Mb1a и -Mb1b, которые модулируют активность Na_V и Ca_V насекомых, легко парализуют мух, но не влияют на гусениц мотыльков [Smith et al., 2017]. Видимо, подобным образом токсины из ядов австралийских птицеедов, что действуют на ионные каналы собак, не могут распознавать оные у людей, тогда как с производимым Atrax robustus δ-атракотоксином наблюдается обратная ситуация. Скорее всего, именно благодаря этим факторам (селективности ноттинов и межвидовой изменчивости их мишеней, а также неравномерности распределения видоспецифичных токсинов в ядах разных видов пауков) порой и возникают странные на первый взгляд несоответствия, когда паучий яд неопасный (или же смертельный) для одних животных, оказывается убойным (либо безвредным) для других.

Помимо прочего, неодинаковая чувствительность представителей различных таксонов к ядам пауков может быть объяснена и иными причинами. Так, молекулы-мишени у разных видов часто неодинаково представлены в их тканях и органах: у кого-то подходящие для токсинов цели находятся в скелетных мышцах, а у кого-то, скажем, в сердце. Соответственно, последствия от воздействия яда на организм с большей вероятностью окажутся менее разрушительными для первых, чем для вторых. Невосприимчивость (либо уязвимость) разных животных к паучьим ядам бывает обусловлена и другими их анатомо-физиологическими особенностями. К примеру, опыты на новозеландских белых кроликах показали, что в их крови присутствуют некие неопознанные вещества, обезвреживающие токсины из яда Atrax robustus [Sheumack et al., 1991]. Важно подчеркнуть, что эти соединения, судя по всему, не являются антителами или другими молекулами, связанными с иммунной системой.