Jad głowonogów

Autor tekstu: PZ Myers

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

H

istoria jadu jest wspaniałym przykładem procesu ewolucyjnego. Wszyscy wiemy

o jadowitych wężach, ale super jest to, że kiedy badamy dokładnie, co wstrzykują one w swoje
ofiary,

okazuje się to zestawem białek, które pokazują zachodząca na siebie hierarchię pochodzenia

(http://blogs.discovermagazine.com/loom/2005/11/21/which-came- first-the-snake-or-the-venom/)
. Pradawne gady używały małego i paskudnego zestawu trucizn, a dla poprawy ich skuteczności

dodawały coraz więcej do tego koktajlu; tak więc niektóre jaszczurki produkują jadowite białka,
podczas gdy naprawdę niebezpieczni członkowie podrzędu węży produkują te same białka oraz

szeroki asortyment innych.

Racjonalista.pl

Strona 1 z 6

Tak więc coś takiego jak CRISP (wydzielnicze białko bogate w cysteinę) jest wspólne dla

wszystkich, ale tylko najbardziej wyrafinowane drapieżniki dodają do mieszanki PLA

2

(fosfolipaza

A

2

).

Śmiertelnie jadowite węże są miłe i śliczne i w ogóle, ale wszyscy wiemy, gdzie dzieją się

naprawdę interesujące rzeczy: u głowonogów. Porzućmy więc kręgowce i spójrzmy na jadowity klad

pierwoustych, żeby zobaczyć, co robią.

Względne umieszczenie gruczołów u a) mątwy i b) ośmiornicy. Tylne gruczoły są

pokazane

w kolorze zielonym; przednie w niebieskim. Pomarańczowa struktura to dziób.

Brian Fry, który wykonał znakomitą pracę opisania i skatalogowania apteki jadów wydzielanych

przez jadowite węże, przyłożył także rękę do głowonogów. Zbadał wydzieliny gruczołów jadowych
ośmiornicy, kałamarnicy i mątwy i znalazł cały wachlarz białek, jedne unikatowe, inne znane: CAP

(jedno z białek CRISP), chitynazę, peptydazę S1, PLA

2

i inne. Ta lista daje parę ciekawych lekcji.

Po pierwsze, ewolucja nie wynajduje z miejsca czegoś zupełnie nowego, żeby spełniało jakąś

funkcję – zamiast tego znajdujemy istniejące białka, które otrzymują inny cel. Ewolucja na ogół
działa w ten sposób: bierze to, co już istnieje, majsterkuje przy tym i przekształca, żeby lepiej

wykonywało pożyteczną funkcję. Na przykład fosfolipaza A

2

jest w wielu organizmach całkowicie

nieszkodliwym i niezmiernie pożytecznym, niejadowitym białkiem – my, nietoksyczni ludzie, także je

wytwarzamy. Używamy go jako sygnału regulacyjnego do kontrolowania reakcji zapalnej na infekcję
i zranienie – w umiarkowanych ilościach jest czymś dobrym . Jadowite zwierzęta potrafią jednak

wstrzyknąć nam nadmierną dawkę tego regulatora i doprowadzić do szału nasz miejscowy system
naprawy i zaleczania, co daje opuchnięcie mogące obezwładnić tkankę. Podobnie peptydaza jest

użytecznym enzymem do rozkładania białek w układzie trawiennym… ale jadowity wąż albo
głowonóg, który ukąsi cię w rękę, może wstrzyknąć go do tkanek i teraz zostanie użyty do trawienia

twoich mięśni i tkanki łącznej. Niektóre skuteczne jady to po prostu powszechne białka użyte
niewłaściwie (z punktu widzenia ofiary).

Drugą ciekawą obserwacją jest to, że głowonogi i kręgowce niezależnie zaczęły używać

niektórych identycznych jadów. Po części jest to konsekwencją historycznej dostępności – wszystkie

zwierzęta mają fosfolipazy, ponieważ są one ważnymi cząsteczkami ogólnego sygnalizowania, a więc
są częścią zestawu wihajstrów w skrzynce narzędziowej wielokomórkowców, z którego może czerpać

ewolucja. Jest to także część ścieżki zapaleń, którą drapieżniki mogą wykorzystać w ten sam sposób,

Racjonalista.pl

Strona 3 z 6

w jaki mamy wspólne białka, używane w działaniu układu nerwowego, które mogą być celem

neurotoksyn. Istnieje więc niezależna konwergencja w użyciu tych białek jako trucizn, ale tym, co
umożliwia taką konwergencję, jest wspólne pochodzenie.

Istotnie pewne bardzo odmienne grupy wydają się systematycznie decydować na tych samych

kandydatów w swoim jadzie.

Tabela 1. Toksyczne zmutowane białka głowonogów konwergencyjnie zwerbowane do innych

jadowitych linii rodowych

CAP

Chi

Hya Kal

PLA

2

Głowonogi

X

X

X

X

X

Parzydełkowce

X

Stożki (Conidae )

X

Ryby

X

Owady ssąco-kłujące

X

X

Wstężniaki

X

X

X

X

Żądłówki

X

X

X

X

X

Tęgoryjce

X

Skorpion

X

X

Ryjówka

X

Pająk

X

X

Gady

X

X

X

X(3)

Kleszcz

X

X

X

CAP CRISP, Antygen 5 (Ag5) i PR-1 (Pathogenesis-related), Chi chitynaza, Hya

hialuronidaza, Kal kalikreina, PLA

2

fosfolipaza A

2

X(3); niezależne zwerbowanie

grup IB i III PLA

2

do jadu gadów.

Ostatecznie jednak muszą także — fizycznie i chemiczne — istnieć te konkretne białka,

predysponowane do użycia jako trucizny. W końcu zwierzęta nie dołączają byle jakiego białka do

jadu – nie wstrzykują swoim ofiarom dużych ilości tubuliny lub białek szoku cieplnego. Musi być coś
w każdym z tych standardowych podejrzanych w jadzie, co czyni go szczególnie niebezpiecznym.

Podejście ewolucji porównawczej pozwala nam zidentyfikować wspólne molekularne właściwości,
które tworzą dobry jad. Jak wyjaśnia Fry:

Na ogół wybrane białka pochodzą z szeroko rozłożonych rodzin wielogenowych

białek wydzielniczych z rozległymi powiązaniami cysteinowymi. Te białka są kolektywnie

znacznie liczniejsze niż białka kuliste, białka przezbłonowe lub białka
wewnątrzkomórkowe. Chociaż stosunkowa obfitość tych typów białek w jadzie

zwierzęcym może odzwierciedlać proces rekrutacji stochastycznej, nie było ani jednego
przypadku, w którym znaleziono by peptyd dodany do białka przezbłonowego lub

wewnątrzkomórkowego albo białka hybrydowego ulegającego ekspresji w gruczole

jadowym. Silna tendencyjność jest także ewidentna dla wszystkich typów protein-
scaffold , czy to peptydów, czy enzymów. Chociaż obecne w jadzie protein-scaffolds są

— funkcjonalnie i strukturalnie — wszechstronne, mają wspólną leżącą u podstaw
chemię, która wytwarza toksyczne efekty, kiedy podana jest w „przedawkowaniu”. Do

toksycznych efektów należy wykorzystywanie uniwersalnie obecnego substratu, żeby
spowodować uszkodzenie fizyczne lub zmiany w fizjologicznych zjawiskach chemicznych

poprzez celowanie agonistyczne lub antagonistyczne. Pozwala to nowemu białku
gruczołu jadowego na wywołanie natychmiastowego efektu w oparciu o nadekspresję

pierwotnej aktywności biologicznej. Ponadto cechy szeroko rozłożonych białek
organizmu, szczególnie obecność molekularnego rusztowania (scaffold ), podlegającego

funkcjonalnej dywersyfikacji, są cechami, które powodują, że białko nadaje się do
przyspieszonej duplikacji i dywersyfikacji genowej w gruczole jadowym.

Żeby uprościć: zabijanie czegoś wydzielanym białkiem zazwyczaj wymaga powtórnego użycia

istniejącego białka, ale nie byle jakiego białka – tylko podzestawu białek w proteomie zwierzęcia,

który ma właściwe cechy, by być dobrym jadem. Dlatego też widzimy ten sam mały zestaw białek,
dokooptowywanych niezależnie do gruczołów jadowych rozmaitych stworzeń.

Fry BG, Roelants K, Norman JA (2009) Tentacles of venom: toxic protein convergence In the

Kingdom Animalia , „J. Mol. Evol.” 18 Marca

Pharyngula, marzec 2009

PZ Myers

Ur 1957. Amerykański profesor biologii na uniwersytecie w Minnesocie, prowadzi również

popularyzujący naukę blog

Pharyngula

.

Pokaż inne teksty autora

(Publikacja: 23-04-2009)

Oryginał..

(http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,6502)

Contents Copyright

©

2000-2009 Mariusz Agnosiewicz

Programming Copyright

©

2001-2009 Michał Przech

Autorem portalu Racjonalista.pl jest Michał Przech, zwany niżej Autorem.

Właścicielami portalu są Mariusz Agnosiewicz oraz Autor.

Żadna część niniejszych opracowań nie może być wykorzystywana w celach

komercyjnych, bez uprzedniej pisemnej zgody Właściciela, który zastrzega sobie

niniejszym wszelkie prawa, przewidziane

w przepisach szczególnych, oraz zgodnie z prawem cywilnym i handlowym,

w szczególności z tytułu praw autorskich, wynalazczych, znaków towarowych

do tego portalu i jakiejkolwiek jego części.

Wszystkie strony tego portalu, wliczając w to strukturę katalogów, skrypty oraz inne

programy komputerowe, zostały wytworzone i są administrowane przez Autora.

Stanowią one wyłączną własność Właściciela. Właściciel zastrzega sobie prawo do

okresowych modyfikacji zawartości tego portalu oraz opisu niniejszych Praw

Autorskich bez uprzedniego powiadomienia. Jeżeli nie akceptujesz tej polityki możesz

nie odwiedzać tego portalu i nie korzystać z jego zasobów.

Informacje zawarte na tym portalu przeznaczone są do użytku prywatnego osób

odwiedzających te strony. Można je pobierać, drukować i przeglądać jedynie w celach

informacyjnych, bez czerpania z tego tytułu korzyści finansowych lub pobierania

wynagrodzenia w dowolnej formie. Modyfikacja zawartości stron oraz skryptów jest

Racjonalista.pl

Strona 5 z 6

zabroniona. Niniejszym udziela się zgody na swobodne kopiowanie dokumentów

portalu Racjonalista.pl tak w formie elektronicznej, jak i drukowanej, w celach innych

niż handlowe, z zachowaniem tej informacji.

Plik PDF, który czytasz, może być rozpowszechniany jedynie w formie oryginalnej,

w jakiej występuje na portalu. Plik ten nie może być traktowany jako oficjalna

lub oryginalna wersja tekstu, jaki zawiera.

Treść tego zapisu stosuje się do wersji zarówno polsko jak i angielskojęzycznych

portalu pod domenami Racjonalista.pl, TheRationalist.eu.org oraz Neutrum.eu.org.

Wszelkie pytania prosimy kierować do

[e-mail]