Why don’t poisonous animals poison themselves? - Rebecca D. Tarvin

Переводчик: Ростислав Голод Редактор: Anna Kotova

One fine day,

Одним солнечным днём,

when Charles Darwin was still a student at Cambridge,

когда Чарльз Дарвин ещё был студентом Кембриджа,

the budding naturalist tore some old bark off a tree

подающий надежды натуралист исследовал кору на одном дереве;

and found two rare beetles underneath.

в одном месте под ней он обнаружил двух редких жуков.

He’d just taken one beetle in each hand when he spotted a third beetle.

Вложив в каждую ладонь по жуку, он вдруг заметил третье членистоногое.

Stashing one of the insects in his mouth for safekeeping,

Припрятав одно насекомое во рту, чтобы не потерять,

he reached for the new specimen –

он только было потянулся за новым образцом,

when a sudden spray of hot, bitter fluid scalded his tongue.

как внезапно язык обожгло острой горькой жидкостью.

Darwin’s assailant was the bombardier beetle.

Оказавшим «вооружённое» сопротивление был жук-бомбардир,

It’s one of thousands of animal species,

один из тысяч видов животных,

like frogs,

таких как лягушки,

jellyfish,

медузы,

salamanders,

саламандры

and snakes,

и змеи,

that use toxic chemicals to defend themselves –

которые применяют ядовитые вещества в целях самообороны,

in this case, by spewing poisonous liquid from glands in its abdomen.

в данном случае выделяя ядовитую жидкость из специальных желёз на конце брюшка.

But why doesn’t this caustic substance, ejected at 100 degrees Celsius,

Но почему столь едкое вещество, ещё и выбрасываемое при температуре

hurt the beetle itself?

100 градусов Цельсия, не вредит жуку?

In fact, how do any toxic animals survive their own secretions?

Как ядовитым животным удаётся не умереть от выделяемых ядов?

The answer is that they use one of two basic strategies:

Ответ на этот вопрос предполагает использование ими двух простых стратегий:

securely storing these compounds

надёжно хранить данные вещества

or evolving resistance to them.

или постепенно выработать к ним иммунитет.

Bombardier beetles use the first approach.

Жуки-бомбардиры используют первую стратегию.

They store ingredients for their poison in two separate chambers.

Ингредиенты для производства яда они хранят в двух отдельных камерах.

When they’re threatened, the valve between the chambers opens

Когда возникает угроза, клапан между камерами открывается

and the substances combine in a violent chemical reaction

и вещества перемешиваются в ходе стремительной химической реакции,

that sends a corrosive spray shooting out of the glands,

а затем струя едкой жидкости выстреливает из желёз,

passing through a hardened chamber that protects the beetle’s internal tissues.

проходя через камеру с толстыми стенками, защищающими внутренние органы жука.

Similarly, jellyfish package their venom safely

По аналогии с жуками медузы надёжно прячут яд

in harpoon-like structures called nematocysts.

в похожих на гарпун образованиях, которые называются нематоциты.

And venomous snakes store their flesh-eating, blood-clotting compounds

А ядовитые змеи хранят вещества, разрушающие белки и свёртывающие кровь,

in specialized compartments that only have one exit:

в специальных железах, имеющих по одному каналу выхода

through the fangs and into their prey or predator.

через ядовитые зубы прямо в плоть жертвы или другого хищника.

Snakes also employ the second strategy: built-in biochemical resistance.

Но змеи также применяют и вторую стратегию — биохимическую защиту.

Rattlesnakes and other types of vipers manufacture special proteins

Гремучие змеи и другие виды гадюк вырабатывают специальные белки,

that bind and inactivate venom components in the blood.

которые действуют на неиспользуемые компоненты яда в крови.

Meanwhile, poison dart frogs have also evolved resistance to their own toxins,

А вот ядовитые лягушки древолазы тоже выработали иммунитет к ядам,

but through a different mechanism.

но в основе его другой механизм.

These tiny animals defend themselves using hundreds of bitter-tasting compounds

Эти крошечные земноводные защищаются при помощи сотен горьких на вкус веществ

called alkaloids

под названием алкалоиды,

that they accumulate from consuming small arthropods like mites and ants.

которые накапливаются в организме в результате употребления в пищу

таких членистоногих, как клещи и муравьи.

One of their most potent alkaloids is the chemical epibatidine,

Один из самых сильных алкалоидов — эпибатидин, химическое вещество,

which binds to the same receptors in the brain as nicotine

воздействующее на те же рецепторы в мозге, что и никотин,

but is at least ten times stronger.

но примерно раз в десять превосходящий его по силе.

An amount barely heavier than a grain of sugar would kill you.

Чтобы убить человека, достаточно буквально крупицы вещества с песчинку сахара.

So what prevents poison frogs from poisoning themselves?

Так почему же ядовитые лягушки не умирают от отравления?

Think of the molecular target of a neurotoxic alkaloid as a lock,

Представьте, что замóк — это молекулярная мишень

and the alkaloid itself as the key.

нейротоксичного алкалоида, а сам алкалоид — это ключ.

When the toxic key slides into the lock,

Когда ядовитый ключ входит в замок,

it sets off a cascade of chemical and electrical signals

он запускает цепь химических и электрических сигналов,

that can cause paralysis,

вызывающих паралич,

unconsciousness,

обморок

and eventually death.

и даже смерть.

But if you change the shape of the lock, the key can’t fit.

Но если конфигурацию замка изменить, то ключ не подойдёт.

For poison dart frogs and many other animals with neurotoxic defenses,

Для ядовитых древолазов, а также многих других животных,

имеющих нейротоксические механизмы защиты,

a few genetic changes alter the structure of the alkaloid-binding site

достаточно небольших изменений в структуре участков, связующих алкалоиды,

just enough to keep the neurotoxin from exerting its adverse effects.

чтобы не допустить пагубного воздействия нейротоксинов на организм.

Poisonous and venomous animals

Не только ядовитые животные,

aren’t the only ones that can develop this resistance:

но и охотящиеся на них хищники и даже потенциальные жертвы

their predators and prey can, too.

способны вырабатывать иммунитет к ядам.

The garter snake, which dines on neurotoxic salamanders,

Ужи, питающиеся ядовитыми саламандрами,

has evolved resistance to salamander toxins

выработали иммунитет против их токсинов,

through some of the same genetic changes as the salamanders themselves.

при этом в их геноме произошли те же изменения, что и у саламандр.

That means that only the most toxic salamanders can avoid being eaten—

Это означает, что выживут только самые ядовитые саламандры

and only the most resistant snakes will survive the meal.

и ужи с самым сильным иммунитетом против их яда.

The result is that the genes providing the highest resistance and toxicity

Следовательно, по наследству преимущественно передадутся гены,

will be passed on in greatest quantities to the next generations.

обеспечивающие максимальную токсичность и наивысший уровень иммунитета.

As toxicity ramps up, resistance does too,

Потенциал токсичности и иммунитета будет расти

in an evolutionary arms race that plays out over millions of years.

в течение миллионов лет в эволюционной «гонке вооружений».

This pattern appears over and over again.

И так происходит повсеместно.

Grasshopper mice resist painful venom from scorpion prey

Кузнечиковые хомячки не боятся болезненных укусов скорпионов

благодаря генетическим изменениям, произошедшим с их нервной системой.

through genetic changes in their nervous systems.

Horned lizards readily consume harvester ants,

Жабовидные ящерицы спокойно поедают муравьёв-жнецов,

resisting their envenomed sting with specialized blood plasma.

защищаясь от отравленных жал при помощи специальной плазмы крови.

And sea slugs eat jellyfish nematocysts,

А голожаберные поедают клетки-нематоциты медуз,

prevent their activation with compounds in their mucus,

нейтрализуя их веществами, содержащимися в слизи,

and repurpose them for their own defenses.

а также приспосабливают их в дальнейшем для самозащиты.

The bombardier beetle is no exception:

Жук-бомбардир не исключение:

the toads that swallow them

жабы, проглотив такого жука,

can tolerate the caustic spray that Darwin found so distasteful.

получат порцию едкой жидкости, ужасный вкус которой испытал Дарвин.

Most of the beetles are spit up hours later,

Через несколько часов большинство жуков выплёвывают,

amazingly alive and well.

причём они ещё живы.

But how do the toads survive the experience?

Но как же жабам удаётся избежать отравления?

That is still a mystery.

А это до сих пор загадка.