Если бы вас ужалил скорпион из коры, самый ядовитый скорпион в Северной Америке, вы бы почувствовали что-то вроде сильного, мучительного удара током. Через несколько мгновений после того, как существо перевернуло хвост и впрыснул яд в вашу кожу, к сильной боли присоединились бы онемение или покалывание в укушенной части тела, и вы можете испытывать одышку. Воздействие этого яда на некоторых людей - маленьких детей, пожилых или взрослых с ослабленной иммунной системой - может даже вызвать вспенивание во рту, симптомы, похожие на судороги, паралич и, возможно, смерть.
Укус скорпиона может быть смертельным, но один из его хищников, мышь кузнечика, невосприимчив к боли и парализующим эффектам его яда. Любезность фотографии Мэтью и Эшли Роу
Основываясь исключительно на размере своего тела, пушистая мышь кузнечика длиной четыре дюйма должна умереть в течение нескольких минут после укуса - благодаря яду скорпиона, который вызывает временный паралич, мышцы, которые позволяют мышке дышать, должны отключиться, что приведет к удушению - так что вы думаете, что грызун избежит скорпионов любой ценой. Но если вы поместите мышь и скорпиона в одно и то же место, реакция грызуна поразительно дерзкая.
Если его ужалить, то четырехдюймовый грызун может от неожиданности отскочить назад. Затем, после короткой паузы, он будет убивать и пожирать скорпиона по частям:
Это хищническое поведение не является результатом удивительной выносливости. Как недавно обнаружили ученые, у мыши появилась особенно полезная адаптация: она невосприимчива как к боли, так и к паралитическим эффектам, которые делают яд скорпиона настолько токсичным.
Хотя ученые давно знали, что мышь, обитающая в пустынях юго-запада США, охотится на целый ряд нетоксичных скорпионов, «никто никогда не задавался вопросом, действительно ли они нападают и убивают действительно токсичных скорпионов», - говорит Эшли Роу из штата Мичиган. Университет, который возглавлял новое исследование, опубликованное сегодня в науке .
Чтобы провести расследование, Роу посетила пустыню неподалеку от гор Санта-Рита в Аризоне и собрала несколько мышей и скорпионов. Вернувшись в свою лабораторию, когда она и коллеги собрали двух животных в одном аквариуме, они увидели, что мыши с удовольствием поглотили скорпионов и, казалось, были невосприимчивы к их ядовитым струнам, после чего не было никаких признаков воспаления или паралича. Они даже напрямую вводили яд в другие образцы мышей, чтобы еще раз подтвердить, что он не влиял на них физиологически.
Однако оставался вопрос, были ли мыши просто невосприимчивы к парализующему действию яда или также не могли чувствовать боль в результате укуса. «Я видел, как мышей ужалили, и они просто немного почесались и сдули», - говорит Роу. После того, как она поговорила с людьми, которые были ужалены и слышали, как сильно это больно, она предположила, что легкая реакция у мышей указывает на то, что они устойчивы к самой боли.
Работая с Юйчэн Сяо и Теодором Камминсом из Университета Индианы, она внимательно изучила физические структуры, которые связывают сенсорные нейроны (которые передают внешние раздражители, такие как боль) с центральной нервной системой (где боль испытывается). «Существуют большие длинные нейроны, которые простираются от рук и ног до спинного мозга, и они несут ответственность за получение информации из окружающей среды и передачу ее в мозг», - говорит она.
Невероятно, но нервные клетки, связанные с интерфейсом между этими двумя системами, могут продолжать нормально функционировать, когда они были удалены от мышей, если они были должным образом сохранены и культивированы в среде. В результате ее команда смогла изучить механизмы, управляющие потоком сигналов между сенсорными нейронами и спинным мозгом - структурами, известными как ионные каналы, - и посмотреть, функционируют ли те, которые присутствуют у кузнечиков, по сравнению с таковыми у домашних мышей, когда подвергается воздействию яда скорпиона.
Они обнаружили, что у домашних мышей яд заставил канал, известный как Nav1.7, передавать сигнал, вызывая ощущение боли. Однако у мышей-кузнечиков произошло нечто неожиданное: появление яда не вызвало изменений в активности Nav1.7, поскольку белки, продуцируемые другим ионным каналом, известным как Nav1.8, связывались с молекулами яда и делали их бесполезными. Фактически, эта реакция произвела общее ошеломляющее действие на всю систему передачи боли мыши, оставляя животных временно неспособными чувствовать все виды боли, включая те, которые не связаны с ядом скорпиона.
Исследователи также изучили основную генетику, упорядочив гены, соответствующие этим альтернативно структурированным ионным каналам, что позволит им исследовать специфический эволюционный фон этой замечательной адаптации. Теоретически, стимулы для видов мышей, у которых развивается иммунитет к токсинам скорпиона, кажутся очевидными: ночной грызун питается всевозможными скорпионами, поэтому, если он не сможет визуально различить доброкачественных и токсичных, он столкнется с серьезными последствиями, если он чувствителен в яд. «Смерть, в конце концов, является довольно сильным давлением отбора», - отмечает Роу.
Но с другой стороны, боль выполняет важнейшую эволюционную роль, информируя организм, когда он в опасности. Известно, что некоторые другие виды развивают устойчивость к определенным токсинам (например, змеи с подвязками устойчивы к токсину, выделяемому тритонами с грубой кожей), но все эти примеры включают устойчивость к токсинам, которые могут убивать, но на самом деле не вызывают боль.
Таким образом, тот факт, что мыши-кузнечики развили устойчивость к боли, сам по себе является новым - и, вероятно, результатом очень специфического набора эволюционных обстоятельств. Одним из важных аспектов является то, что скорпионы коры составляют значительную часть рациона мышей, что приводит к частым взаимодействиям между двумя организмами. Кроме того, говорит Роу, «механизм специфичен для самого яда, поэтому он не ставит под угрозу общие пути боли у мыши». В результате мышь все еще способна обнаруживать другие источники боли (только не сразу после того, как она была укушен скорпионом) и, таким образом, узнает, когда столкнется с несвязанными болезненными опасностями.
