Обыкновенные змеи подвязки, наряду с четырьмя другими видами змей, развили способность съесть чрезвычайно токсичные разновидности, такие как тритон с грубой кожей – амфибии, которые убили бы человеческого хищника – благодаря по крайней мере 100 миллионам лет эволюции, по словам Джоэла Макглотлина, доцента биологических наук в Колледже Науки и филиале Института Науки о жизни Fralin.Природа той эволюции была недавно установлена командой Макглотлина и будет издана 20 июня в журнале Current Biology.Международная команда исследователей обнаружила, что способность противостоять токсину, который тритон производит развитый после образца ‘стандартных блоков’, куда эволюционное изменение в одном гене может привести к изменениям в другом.
В этом случае, со временем, аминокислоты в трех различных каналах натрия, найденных в нервах и мышце, изменились, позволив избранным змеям сопротивляться нечувствительности и параличу, как правило, навлеченному токсином.Стойкая мышца дает змеям лучшую защиту от токсина тритона, но есть выгода: стойкая мышца может только развиться в разновидностях, у которых уже есть стойкие нервы. Команда Макглотлина нашла, что предки змей подвязки получили стойкие к токсину нервы почти 40 миллионов лет назад.«Змеи подвязки и тритоны заперты в coevolutionary гонке вооружений, где, поскольку тритоны становятся более ядовитыми, змеи становятся более стойкими», сказал Макглотлин, который также аффилирован с Глобальным Центром Изменения в Политехническом институте и университете штата Вирджиния. «Однако без ноги, обеспеченной теми стойкими нервами, змеи не были бы в состоянии противостоять достаточному количеству токсина, чтобы начать этот целый процесс».
Эта гонка вооружений является самой интенсивной в присвоенных регионах вдоль Западного побережья, где тритоны с грубой кожей и змеи подвязки сосуществуют.Макглотлин и его команда упорядочили три гена канала натрия, найденные в 82 разновидностях (78 змей, 2 ящерицы, 1 птица и 1 черепаха), и нанесли на карту изменения, которые они нашли к эволюционным деревьям до настоящего времени, когда токсичное сопротивление появилось в каждом. Они нашли, что с течением времени некоторые группы змей создали все больше сопротивления токсину. Эти изменения всегда происходили в том же самом заказе со стойкими нервами, развивающимися перед стойкой мышцей.
Следующий шаг должен видеть, является ли этот образец общим явлением в других разновидностях. Несколько видов птиц могут также съесть тритона и выжить.
Макглотлин и его команда недавно получили грант от Национального научного фонда, чтобы проверить, создали ли птицы сопротивление таким же образом как змеи.Эта работа просто не относится к пониманию, что змеи имеют на ужин. «Мы думаем, что развитое сопротивление змеи подвязки токсину тритона может использоваться в качестве модели для понимания сложной адаптации, которая включает больше чем один ген», сказал Макглотлин.
«Это исследование обеспечивает понимание пошаговой эволюции экологически важной черты (сопротивление токсинам добычи) и показало, что адаптивная выгода изменений отдельных компонентов черты зависела от предшествующих изменений в других компонентах», сказал Джей Сторз, профессор Сьюзан Й. Росовски Биологии в Университете Небраски, который не был вовлечен в исследование. «У этого открытия есть общее значение для понимания эволюции сложных черт».