Jad głowonogów
Autor tekstu: PZ Myers
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Historia 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 PLA2 (fosfolipaza
A2 ).
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, PLA2 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 A2 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
PLA2
CAP Chi Hya Kal
X X X X X
GÅ‚owonogi
X
Parzydełkowce
X
Stożki (Conidae )
X
Ryby
X X
Owady ssąco-kłujące
X X X X
Wstężniaki
X X X X X
Żądłówki
X
Tęgoryjce
X X
Skorpion
X
Ryjówka
X X
PajÄ…k
X X X X(3)
Gady
X X X
Kleszcz
CAP CRISP, Antygen 5 (Ag5) i PR-1 (Pathogenesis-related), Chi chitynaza, Hya
hialuronidaza, Kal kalikreina, PLA2 fosfolipaza A2 X(3); niezależne zwerbowanie
grup IB i III PLA2 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
popularyzujÄ…cy naukÄ™ 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 MichaÅ‚ 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]