Vikipediya

Evolution of snake venom

Ilonlar va baʼzi kaltakesaklardagi zahar oʻzining evolyutsiya tarixi davomida tupukning zaharga aylangan shaklidir[1]. Ilonlarda zahar oʻljani oʻldirish yoki boʻysundirish, shuningdek, ovqatlanish bilan bogʻliq boshqa funksiyalarni bajarish uchun xizmat qiladi[2]. Zaharning evolyutsiyasi butun dunyo boʻylab ilonlarning ulkan kengayishiga sabab boʻladi[3][4][5].

Zaharli boʻgʻiq ilon Crotalus oreganus oʻz oʻljasini yeydi, u oʻz zahari bilan boʻysundiradi.

Ilon zahrining evolyutsion tarixi munozarali masala. 2014-yilgacha boʻlgan ushbu tarixning umumiy nuqtai nazari shundan iboratki, zahar barcha Toksikoferalar orasida atigi bir marta, taxminan 170 million yil oldin paydo boʻlgan va keyin bugungi kunda koʻriladigan zaharlarning keng doirasiga aylangan[3]. Ushbu gipotezaga koʻra, asl toksikoferan zahari bir juft bezda yigʻilgan juda oddiy oqsillar toʻplami edi. Keyinchalik, bu oqsillar toʻplami Serpentes, Anguimorpha va Iguania kabi toksikoferanlarning turli avlodlarida diversifikatsiya qilindi. Bir necha ilon nasl-nasabi koʻpincha dietani oʻzgartirish tufayli zahar ishlab chiqarish qobiliyatini yoʻqotdi[3][2].

Yagona kelib chiqish gipotezasi shuni koʻrsatadiki, evolyutsiya mexanizmi koʻp hollarda genlarning koʻpayishi, soʻngra adaptiv xususiyatlar uchun tabiiy tanlanish boʻlgan. Ushbu jarayon natijasida hosil boʻlgan turli xil moslashuvlarning baʼzilari orasida bir nechta nasldagi oʻziga xos oʻlja uchun zaharliroq zahar, oʻljani oldindan hazm qiladigan oqsillar va tishlashdan keyin oʻljani kuzatish usuli kiradi. Zaharning bu turli xil moslashuvlari zaharli ilonlarning taʼrifi boʻyicha jiddiy munozaralarga olib keldi. Zaharning kelib chiqishi haqidagi gʻoya 2015-yilda oʻtkazilgan tadqiqotda shubha ostiga olindi, bunda zahar oqsillari Birma pitonidagi koʻplab boshqa toʻqimalarda homologlarga ega ekanligini aniqladi. Tadqiqot shuni koʻrsatdiki, zahar bir qator ilon avlodlarida mustaqil ravishda rivojlangan.

Evolyutsiya tarixi

tahrir

Olimlarning taʼkidlashicha, bu ulkan kengayishning sababi oʻljani boʻysundirishning mexanik usulidan biokimyoviy usuliga oʻtish edi. Ilon zahari biologik yoʻllar va jarayonlarga hujum qiladi, ular boshqa taksonlarning zaharlari tomonidan ham nishonga olinadi. Masalan, kalsiy kanal blokerlari ilonlarda, oʻrgimchaklarda va konusning salyangozlarida topilgan va bu zaharning konvergent evolyutsiyasini koʻrsatadi.

Toksikofera gipotezasi

tahrir

Yadro genlari ketma-ketligidan foydalangan holda olib borilgan soʻnggi tadqiqotlar shuni koʻrsatdiki, "Toxicofera" deb nomlangan turkumdagi bir nechta kaltakesaklarda oʻxshash zaharli oqsillar bor[3]. Bu zahar taxminan 170 million yil oldin butun nasl ichida faqat bir marta paydo boʻlgan degan nazariyaga olib keldi. Bu ajdod zahari bir juft bezda yigʻilgan juda oddiy oqsillar toʻplamidan iborat edi. [3] Turli nasllarning zaharlari oʻljaga zahar yuborish vositalari bilan birga mustaqil ravishda xilma-xil boʻlib, rivojlanib bordi[3]. Bu diversifikatsiya ajdodlarning orqa tishli zahar yetkazib berishning mustaqil evolyutsiyasini oʻz ichiga oladi[6]. Yagona kelib chiqish gipotezasi, shuningdek, zahar tizimlari keyinchalik bir qator nasllarda mustaqil ravishda atrofiyaga uchragan yoki butunlay yoʻqolganligini koʻrsatadi. Amerikaning „kalamush ilonlari“, masalan, Pantherophis guttatus, oʻljani qoʻlga olish vositasi sifatida siqilish evolyutsiyasidan keyin oʻz zaharini yoʻqotdi. Acrochordus baliq isteʼmol qiluvchi suv jinsida siqilishning mustaqil evolyutsiyasi zahar tizimining degradatsiyasini ham koʻrsatdi.

Mustaqil kelib chiqishi gipotezasi

tahrir

Zahar faqat bir marta paydo boʻlgan degan qarash yaqinda shubha ostiga olindi. 2014-yilda oʻtkazilgan tadqiqot shuni koʻrsatdiki, bitta kelib chiqishi gipotezasini qoʻllab-quvvatlash uchun ishlatilgan 16 ta zaharli oqsillarning homologlari bir qator tana toʻqimalarida yuqori darajada ifodalangan[7]. Shuning uchun olimlar, zahar oqsillarini taxmin qilingan Toksikoferan nasl-nasabi boʻylab saqlanishini aniqlagan oldingi tadqiqotlar, bu nasl boʻylab koʻproq umumiy „uyni saqlash“ genlari mavjudligini notoʻgʻri talqin qilgan boʻlishi mumkin, deb taxmin qilishdi. Shu sababli, mualliflar ajdodlar sudralib yuruvchilarda bir marta evolyutsiya qilish oʻrniga, ilon zahari bir qancha nasl-nasablarda mustaqil ravishda evolyutsiyalashgan variantini taklif qilishdi[7]. 2015-yilgi tadqiqot shuni koʻrsatdiki, „toksik“ deb ataladigan genlarning gomologlari zaharli boʻlmagan ilon, Birma pitonining koʻplab toʻqimalarida mavjud. Kastoning taʼkidlashicha, jamoa zahar genlari kutilishi mumkin boʻlgan ogʻiz bezlari tashqarisidagi koʻplab toʻqimalarda zahar genlarining gomologlarini topdi. Bu faqat transkriptomlarni (hujayradagi umumiy xabarchi RNK) tahlil qilishning zaif tomonlarini koʻrsatdi[8]. Jamoa pitonlar ilon evolyutsiyasida asosiy zahar paydo boʻlishidan oldingi davrni ifodalaydi, deb taxmin qildi. Tadqiqotchilar, shuningdek, zahar genlari oilalarining kengayishi asosan juda zaharli kayenofid ilonlarida (shuningdek, „kolubroid ilonlari“ deb ham ataladi) sodir boʻlganini aniqladilar, shuning uchun zaharning koʻp evolyutsiyasi bu nasl boshqa ilonlardan ajralib chiqqandan keyin sodir boʻlganini koʻrsatdi[8].

Evolyutsiya mexanizmlari

tahrir
 
Fosfolipaz A2, normal toʻqimalarda topilgan, maʼlum ilon zaharlarida moslangan ferment . Bu yerda tasvirlangan misol ari chaqishi bilan bogʻliq.

Zaharni diversifikatsiya qilishning asosiy mexanizmi boshqa toʻqimalar uchun gen kodlashning takrorlanishi, soʻngra ularning zahar bezlarida ifodalanishi hisoblanadi. Keyin oqsillar tabiiy tanlanish orqali turli zaharli oqsillarga aylandi. Tugʻilish va oʻlim modeli sifatida maʼlum boʻlgan bu jarayon ilon zaharidagi bir nechta oqsillarni jalb qilish hodisalari uchun javobgardir[2]. Bu dublikatsiyalar bir qancha ajdodlar funksiyalariga ega boʻlgan turli toʻqimalar turlarida sodir boʻlgan. Koʻzga koʻringan misollar orasida 3FTx, ajdodlardan miyada topilgan, atsetilxolin retseptorlarini bogʻlaydigan va blokirovka qiluvchi neyrotoksinga moslashgan neyrotransmitter mavjud. Yana bir misol fosfolipaza A2 (PLA2) tipidagi IIA boʻlib, u ajdodlardan normal toʻqimalarda yalligʻlanish jarayonlarida ishtirok etgan, lipaz faolligini va toʻqimalarni yoʻq qilishga qodir zaharga aylangan[3]. PLA2 funksiyasining oʻzgarishi, xususan, yaxshi hujjatlashtirilgan; koʻpincha yangi ilon turlarining kelib chiqishi bilan bogʻliq boʻlgan bir nechta alohida genlarni koʻpaytirish hodisalari haqida dalillar mavjud[9]. Transpozon invaziyasi natijasida kelib chiqqan allel boʻlmagan gomologik rekombinatsiya (yoki oʻxshash, ammo allellar boʻlmagan DNK ketma-ketliklari orasidagi rekombinatsiya) boʻgʻiq ilonlarda PLA2 genlarining koʻpayishi mexanizmi sifatida uning tez evolyutsiyasini tushuntirish sifatida taklif qilingan[10]. Bu zaharli oqsillar ham vaqti-vaqti bilan toʻqima genlariga qaytarilgan[2]. Proteinni jalb qilish hodisalari ilonlarning evolyutsiya tarixining turli nuqtalarida sodir boʻlgan. Misol uchun, 3FTX oqsil oilasi ilonlar nasl-nasabida yoʻq, bu ilon qolgan ilonlari kolubroidalardan shoxlanganidan keyin ilon zahari tarkibiga kiritilganligini koʻrsatadi[6]. PLA2 kamida ikki marta ilon zahariga, bir marta elapidlarda va bir marta ilon zahariga kiritilgan va bu oqsilning toksinga konvergent evolyutsiyasini koʻrsatadi[11][12]. 2019-yilgi tadqiqot shuni koʻrsatdiki, genlarning koʻpayishi turli toksinlarning mustaqil ravishda rivojlanishiga imkon berishi mumkin, bu ilonlarga oʻzlarining zahri bilan tajriba oʻtkazish va yangi va samarali zahar formulalarini oʻrganish imkonini beradi[13]. Bu ilonlarning millionlab yillik evolyutsiya davomida zahar tarkibini diversifikatsiya qilish usullaridan biri sifatida taklif qilingan[13].

Asl genlarning koʻpayish hodisalari tupik bezida yoki tana toʻqimalarining oʻzida sodir boʻlgani haqida munozaralar mavjud. Koʻp yillar davomida ustunlik qilgan gʻoya yuqorida tavsiflangan tugʻilish va oʻlim modeli boʻlib, unda boshqa tana toʻqimalaridagi genlar koʻpaytiriladi va keyin zaharlanish uchun tabiiy tanlanishdan oldin zahar beziga jalb qilinadi[14]. Biroq, 2014-yilda yangi model taklif qilindi, unda soʻlak oqsili genlari koʻpaytiriladi va keyin zahar bezi bilan chegaralanadi[1]. Ushbu model ishga olish gipotezasini bekor qiladi va anʼanaviy tugʻilish va oʻlim modelida tasvirlangan chiziqli tarzda bogʻliq boʻlmagan maʼlum zahar va tana genlari oʻrtasidagi homologiyani keltirib chiqaradi[1].

Genlarning koʻpayishi zaharning xilma-xil boʻlishining yagona usuli emas. Muqobil birlashma natijasida hosil boʻlgan yangi zahar oqsillari holatlari boʻlgan. Masalan, Bungarus fasciatus Elapid iloni zahar komponenti va fiziologik oqsilni hosil qilish uchun muqobil ravishda birlashtirilgan genga ega. [2] Keyinchalik diversifikatsiya oʻziga xos zahar tarkibiy qismlarining gen yoʻqolishi bilan sodir boʻlishi mumkin. Misol uchun, chigʻanoqli ilonlarning ajdodida hozirda Crotalus scutulatusda topilgan heterodimerik neyrotoksin uchun PLA2 genlari mavjud boʻlgan, ammo bu genlar zamonaviy neyrotoksik boʻlmagan Crotalus turlarida mavjud emas; Bogʻlovchi ilonlarning umumiy ajdodida mavjud boʻlgan Lys49-miotoksin uchun PLA2 genlari ham soʻnggi avlodlarda saqlanib qolgan turlarga bir necha marta yoʻqolgan [10] Domenning yoʻqolishi zaharning neofunksionalizatsiyasiga ham aloqador boʻlgan. Viperid SVMP zahari genlarining evolyutsion tarixini oʻrganish, domen yoʻqolishi sodir boʻlgan deb hisoblangan filogenetik tarmoqlarning koʻpchiligida sezilarli ijobiy tanlov bilan bir qatorda, domen yoʻqolishining takroriy holatlarini aniqladi. [15] Turli xil ishga olish voqealari ilon zahari oqsillarning juda murakkab aralashmasiga aylanishiga olib keldi. Masalan, chigʻanoqli ilonlarning zahari turli oqsil oilalariga mansub 40 ga yaqin turli oqsillarni oʻz ichiga oladi [16] va boshqa ilon zaharlarida 100 dan ortiq alohida oqsillar borligi aniqlangan. [5] Ushbu aralashmaning tarkibi geografik jihatdan farq qilishi va maʼlum bir mintaqada mavjud boʻlgan oʻlja turlari bilan bogʻliqligi koʻrsatilgan. [17] Ilon zahari odatda juda tez rivojlangan, oʻzgarishlar organizmning qolgan qismiga qaraganda zaharda tezroq sodir boʻladi. [5]

Ilon zahari evolyutsiyasi haqidagi baʼzi anʼanaviy gipotezalar koʻpchilik ilonlar oʻljasiga ularni oʻldirish uchun zarur boʻlganidan koʻra koʻproq zahar kiritadi degan fikrni qoʻllab-quvvatladi; Shunday qilib, zahar tarkibi tabiiy tanlanishga tobe boʻlmaydi. Bu „ortiqcha oʻsish“ gipotezasi sifatida tanilgan. [18] Biroq, ilon zaharining molekulyar tarixi boʻyicha olib borilgan soʻnggi tadqiqotlar bunga qarama-qarshi boʻlib, uning oʻrniga gilam ilonlari, Echis, [18] yer ilonlari, Sistrurus, [16] va boshqa koʻplab turkumlarda tez adaptiv evolyutsiyaning dalillarini topdi. Malaya pit viper, [2], shuningdek, umuman olganda, PLA2 oqsillarini diversifikatsiya qilishda. [9] Turli yirtqichlar bilan oziqlanadigan Sistrurus taksonining zahar genlarida ijobiy tanlanish va genlarning tez ortishi va yoʻqolishi haqida filogenetik dalillar mavjud. [19] Bir qator tadqiqotlar oʻlja turlarida zahar va zaharga chidamlilik birgalikda evolyutsion qurollanish poygasida rivojlanganligi haqida dalillarni topdi. [18] Masalan, Neotoma turkumiga mansub yogʻoch kalamushlar boʻgʻiq ilon zahariga yuqori darajada qarshilik koʻrsatadi, bu kalamushlar ilon zahariga javoban evolyutsiyaga uchraganligini va shu bilan ilonlarga seleksiya bosimini yangilaganligini koʻrsatadi. [16] Simpatrik yirtqich ilon turlarining zahariga chidamliligi ilonbaliqlar, [20] yer sincaplari, [21] tosh sincaplar, [22] va Sharqiy kulrang sincaplarda topilgan. [23] Ushbu tadqiqotlarning barchasi oʻlja va yirtqich oʻrtasida birgalikda evolyutsion qurollanish poygasini taklif qildi, bu ilon zahariga toksiklikni oshirish yoki innovatsiya qilish uchun boshqa potensial tanlov bosimini koʻrsatadi. Ilon zahariga seleksiya bosimi zahar tarkibidagi oqsillar ichidagi Funksional xilma-xillikni, ham maʼlum bir tur ichida, ham turlar boʻylab tanlash deb hisoblanadi. [24] Baʼzi ilon avlodlaridagi zahar oqsillarini kodlaydigan genlar sinonimik mutatsiyalar ulushiga ega boʻlib, ular zahar neytral evolyutsiya jarayonlari orqali rivojlansa, kutilganidan pastroqdir; sinonim boʻlmagan mutatsiya tezligi koʻp hollarda yuqoriroq topilgan, bu esa yoʻnalishli tanlovni koʻrsatadi. [9] Bundan tashqari, ilon zahari ilon ishlab chiqarishi uchun metabolik qimmatga tushadi, olimlar buni ilon zaharida seleksiya bosimi mavjudligiga yana bir dalil sifatida taklif qilishdi (bu holda, zarur zahar hajmini kamaytirish uchun). [18] Oʻljaning toksikligini oʻrganish uchun ilonlarning tabiiy oʻljasidan koʻra model organizmlardan foydalanish „ortiqcha oʻldirish“ gipotezasiga haddan tashqari urgʻu berilganiga sabab sifatida taklif qilingan. [2] Biroq, Agkistrodon jinsi pitviper bundan mustasno ekanligi aniqlandi; Agkistrodondagi zaharning tarkibi turning filogenezdagi oʻrni bilan bogʻliqligi aniqlandi, bu esa bu zaharlar asosan neytral jarayonlar (mutatsiya va genetik drift) orqali rivojlangan va seleksiya bosimida sezilarli oʻzgarishlar boʻlishi mumkin. turli xil ilon zaharlari ustida. [25]

Parhezdan tashqari, ilon zahari tarkibiga boshqa taʼsirlar ham mavjud. 2019-yilgi tadqiqot shuni koʻrsatdiki, kattaroq tana massasi va kichikroq ekologik yashash joylari zahar hosildorligi oshishi bilan bogʻliq. [26] Boshqa bir tadqiqot shuni koʻrsatdiki, ob-havo va harorat ilon zahari bilan dietalar yoki oʻlja turlariga qaraganda kuchliroq bogʻliqdir. [27]

Zaharli ilonlar oʻz zaharlarini himoya qilish uchun ishlatsa-da (shuning uchun odamlarda ilon chaqishi muammosi), himoya uchun tabiiy tanlanish zahar evolyutsiyasiga qay darajada taʼsir qilgani yaxshi maʼlum emas. Texas marjon iloni, Micrurus tener va boshqa Micrurus turlarining zaharlarida oʻziga xos ogʻriq qoʻzgʻatuvchi faollikka ega boʻlgan toksinlar borligi aniqlangan, bu esa himoya funksiyasini koʻrsatadi. [28] Biroq, turli xil zaharli turlar tomonidan chaqqan ilon chaqishi bilan ogʻrigan bemorlarning soʻrovnomasi shuni koʻrsatdiki, ilon chaqishi natijasida ogʻriq sekin boshlanadi va himoya qilish uchun keng tarqalgan tanlovga qarshi. [29] Tupuruvchi kobraning baʼzi turlari tomonidan namoyon boʻladigan zaharning tupurishi faqat mudofaa moslashuvidir. 2021 yilda oʻtkazilgan tadqiqot shuni koʻrsatdiki, tupuruvchi kobraning barcha uch naslidagi zaharlar, sitotoksinlar va Phospholipase_A2 toksinlarining sinergik taʼsiri orqali, tupurmaydigan kobralarning zaharlariga qaraganda, sezgir neyron faollashuvining yuqori darajalari (yaʼni, koʻproq ogʻriq keltirib chiqaradi) konvergent tarzda rivojlanganligini koʻrsatdi. mudofaa funksiyasi uchun. [30]

Funksional moslashuvlar

tahrir
 
Mangrov iloni Boiga dendrophila, uning zahari qushlar uchun zaharli.

Ilonlar oʻz zaharidan oʻljani oʻldirish yoki boʻysundirish, shuningdek, ovqat hazm qilish kabi ovqatlanish bilan bogʻliq boshqa funksiyalar uchun foydalanadi. Hozirgi ilmiy nazariya shuni koʻrsatadiki, ilon zahari boshqa taksonlardan farqli oʻlaroq, bir xil tur vakillari oʻrtasida mudofaa yoki raqobat uchun ishlatilmaydi. Shunday qilib, ilon zaharidagi adaptiv evolyutsiya ularni olib yuruvchi ilonlarning yaroqliligini oshiradigan ushbu parhez bilan bogʻliq funksiyalarga nisbatan bir nechta moslashuvlarga olib keldi[2][18][17].

 
Echis carinatus, keng tarqalgan Echis jinsining koʻplab turlaridan biri. Echis zaharining chayonlar uchun zaharliligi ilon ratsionidagi artropodlarning ulushiga qarab oʻzgarishi aniqlangan.

Faqat maʼlum bir takson uchun zaharli yoki faqat maʼlum bir takson uchun kuchli zaharli zahar bir qator ilonlarda topilgan, bu zaharlar afzal qilingan oʻlja turlarini boʻysundirish uchun tabiiy tanlanish orqali rivojlanganligini koʻrsatadi. Bu hodisaning misollari qushlar uchun maxsus zaharli zaharga ega boʻlgan Boiga dendrophila mangrov iloni[2], shuningdek, Echis va Sistrurus avlodlari va dengiz ilonlarida topilgan. Sutemizuvchilar va sudralib yuruvchilarga bevosita taʼsir koʻrsatishi mumkin boʻlgan bimodal zaharli tuzilishga ega noyob holat oʻrganildi[31]. Biroq, bir nechta ilon oʻzlarining afzal koʻrgan oʻlja turlari uchun juda zaharli boʻlgan zaharga ega boʻlsa-da, teskari korrelyatsiya har doim ham toʻgʻri emas: bir nechta ilonlarning zahari taksonlar uchun toksik boʻlib, ular yuqori nisbatda isteʼmol qilmaydi. Koʻpchilik ilon zahari, masalan, kaltakesaklar uchun juda zaharli, ammo kaltakesak oʻljasining nisbati ilon turlarida farq qiladi. Bu tadqiqotchilarni maʼlum bir taksonning toksikligi boshqa uzoqdan bogʻliq boʻlgan taksonning toksikligidan deyarli mustaqil ekanligini taʼkidlashga olib keldi[16].

 
Hydrophis cyanocinctus, baliq ratsioniga javoban ishlab chiqilgan juda soddalashtirilgan zaharga ega boʻlgan guruh aʼzosi

Echis ilonlarining keng tarqalgan turidagi ilonlarning tabiiy ovqatlanishi xilma-xil boʻlib, ular orasida artropodlar, masalan, chayonlar, shuningdek, umurtqali hayvonlar mavjud. Har xil Echis turlari oʻz dietasida turli xil miqdordagi artropodlarni isteʼmol qiladi[18]. 2009-yilda oʻtkazilgan tadqiqot Echis turlarining zahari bilan chayonlarga ukol qilingan va ilonlar oʻzlarining tabiiy yashash joylarida isteʼmol qiladigan artropodlar nisbati va ularning zaharining chayonlarga taʼsiri oʻrtasida yuqori korrelyatsiya borligini aniqlagan[18]. Tadqiqotchilar, shuningdek, artropodlar uchun zaharliroq boʻlgan zaharning evolyutsiyasi ilonlarning ratsionidagi artropodlar ulushining ortishi bilan bogʻliqligini va parhez va zaharning birgalikdagi evolyutsiya jarayoni natijasida paydo boʻlishi mumkinligini isbotladilar . Mitoxondriyal DNK yordamida tuzilgan jinsning filogeniyasi shuni koʻrsatdiki, barcha Echis ilonlarining ajdodlari boʻlgan turlarda zahar tarkibining oʻzgarishining bir misoli boʻgʻim oyoqli ratsionga oʻtish bilan bogʻliq boʻlsa, yaqinroq nasldagi boshqa oʻzgarish esa, bu ilonlarning ajdodi boʻlgan turlar bilan bogʻliq edi. umurtqali hayvonlarning ratsioniga oʻtish[18]. Artropodlarni isteʼmol qiluvchi turlarning zahari yuqori toksikligiga qaramay, ularning ratsionida kamroq boʻgʻim oyoqli turlari boʻlgan turlarga qaraganda tezroq oʻljani oʻldirishi yoki oʻldirishi aniqlanmagan. Shunday qilib, zahar talab qilinadigan hajmni minimallashtirish uchun rivojlangan deb hisoblanadi, chunki zahar ishlab chiqarish katta metabolik xarajatlarni talab qiladi va shu bilan fitnes foydasini taʼminlaydi[18]. Bu naqsh boshqa nasllarda ham uchraydi[2]. Shunga oʻxshash natijalar 2012-yilda oʻtkazilgan tadqiqot natijasida olingan boʻlib, unda artropodlarni isteʼmol qiluvchi Echis turlarining zahari umurtqali hayvonlarni isteʼmol qiladigan turlarga qaraganda chigirtkalar uchun zaharliroq boʻlgan[32].

2009-yilda toʻrtta Sistrurus pit viper turlarining zahari boʻyicha oʻtkazilgan tadqiqot sichqonlar uchun zaharlilikda sezilarli oʻzgarishlarni aniqladi. [16] Bu oʻzgarish oʻsha turlarning ratsionidagi mayda sutemizuvchilar ulushi bilan bogʻliq edi[16]. Sistrurus zahari sutemizuvchilarga asoslangan ovqatlanish uchun evolyutsiyaga uchragan degan fikr filogenetik tahlil bilan tasdiqlandi. Tadqiqotchilar toksiklikdagi farqning asosi turli yirtqich hayvonlarning mushak fiziologiyasidagi farq ekanligini taxmin qilishdi[16]. Elapid ilonlarning ikki avlodi, oddiy dengiz ilonlari va Latikauda dengiz kraitlari mustaqil ravishda dengiz muhitini mustamlaka qilgan va teleostlar yoki nurli baliqlarga asoslangan juda oddiy parhezga oʻtgan[17]. 2005 yilgi tadqiqot shuni koʻrsatdiki, bu ikkala nasl ham Avstraliya qitʼasidagi quruqlikdagi qarindoshlariga qaraganda ancha sodda zaharli oqsillarga ega boʻlib, ular ancha xilma-xil va murakkab dietaga ega[17]. Bu topilmalar Hydrophiinae kenja oilasi (shuningdek, Elapidlar oilasi tarkibiga kiradi) ichidagi quruqlikdagi Toxicocalamus longissimus va dengiz turlaridan Hydrophis cyanocinctus zaharlarini taqqoslagan 2012-yilgi tadqiqot bilan tasdiqlangan. Bir-biri bilan chambarchas bogʻliq boʻlishiga qaramay, dengiz turlari sezilarli darajada oddiyroq zaharli oqsillarga ega edi[33]. Dengiz ilonlarining zaharlari maʼlum boʻlgan eng zaharli zaharlar qatoriga kiradi. Taʼkidlanishicha, dengiz ilonlari odatda chaqqan oʻljaning qochishiga toʻsqinlik qila olmagani uchun ularning zahari juda tez harakat qilish uchun rivojlangan[33].

 

 
 
The venom of the prairie rattlesnake, Crotalus viridis (left) includes metalloproteinases (example on the right) which help digest the prey before the snake eats it.

Crotalus jinsining kichik turlari ikkita qarama-qarshi funksiyani bajaradigan zaharlarni hosil qiladi. Ilon tishlagandan keyin oʻljani harakatsiz qiladi, shuningdek, ilon oʻljasini yeyishdan oldin toʻqimalarni parchalash orqali hazm qilishga yordam beradi[34]. Viperidae oilasining boshqa aʼzolari kabi, Crotalus zahari yirtqich hayvonlarning gomeostatik jarayonlarini buzadi. Biroq, Crotalus turlari orasida turli xil zaharli kompozitsiyalar mavjud. 2010-yilgi tadqiqot turli ilonlar orasida metalloproteinaz faolligi miqdorida 100 baravar farq borligini aniqladi, Crotalus cerberus eng yuqori faollikka ega va Crotalus oreganus concolor eng past. Proteaza faolligi miqdorida ham 15 marta oʻzgarish boʻlgan, C. o. concolor va C. cerberus mos ravishda eng yuqori va eng past faollikka ega[34].

Metalloproteinaz faolligi ilon chaqishi natijasida qon ketishi va nekrozga olib keladi, bu ovqat hazm qilishga yordam beradi. Boshqa tomondan, proteazlarning faolligi trombotsitlar va mushaklarning faoliyatini buzadi va hujayra membranalariga zarar etkazadi va shu bilan yirtqich hayvonning tez oʻlimiga yordam beradi[34]. Tadqiqot shuni koʻrsatdiki, Crotalus zahari ikki toifaga boʻlingan: metalloproteinazalarni (I-toifa) va proteazalarni (II-toifa) afzal koʻrganlar. Tadqiqot shuni koʻrsatdiki, bu funksiyalar asosan bir-birini istisno qiladi; Zaharlar zaharliligi yoki yumshatish potensialiga qarab tanlangan. Tadqiqotchilar, shuningdek, bu dixotomiyaning sababi neyrotoksikligi yuqori boʻlgan zahar, masalan, II turdagi zahar hayvonni tezda oʻldiradi va nisbatan sekinroq taʼsir qiluvchi metalloproteinazaning toʻqimalarni hazm qilishiga toʻsqinlik qiladi, deb taxmin qilishdi[34].

Tishlagan oʻljani kuzatish

tahrir

 

 
 
The western diamondback rattlesnake, Crotalus atrox (left), whose venom contains disintegrins (right) which allow it to track bitten prey

Oʻljani immobilizatsiya qilishdan tashqari adaptiv funksiyaning yana bir misoli ilon zaharining ilonga oʻzi tishlagan yirtqich hayvonni kuzatib borishiga imkon berishdir, bu jarayon „oʻljani qayta joylashtirish“ deb nomlanadi. Ushbu muhim moslashuv ilonlarning chaqishi va boʻshatish mexanizmini rivojlantirishga imkon berdi, bu esa potensial xavfli yirtqich hayvonlar bilan aloqani minimallashtirish orqali ilonlarga katta foyda keltiradi[35]. Biroq, bu moslashuv ilondan tishlagan jonivorni xuddi shu turdagi boshqa hayvonlar bilan toʻla muhitda yeyish uchun uni kuzatib borishini talab qiladi. 2013-yilgi tadqiqot shuni koʻrsatdiki, gʻarbiy olmosli ilon (Crotalus atrox) qoʻpol ilon zahari yuborilgan sichqon tana goʻshtiga faolroq javob beradi. Zaharning turli tarkibiy qismlari ajratilganda, ilonlar ikki xil disintegrin yuborilgan sichqonlarga javob berishdi. Tadqiqot shuni koʻrsatdiki, bu disintegrin oqsillari ilonlarga tishlagan hayvonning hidini oʻzgartirish orqali oʻz oʻljasini kuzatishga imkon beradi[35].

 
Tuxum ratsioniga oʻtish oddiy tuxum yeyuvchi Dasypeltis scabrada atrofiyalangan zahar tizimiga olib keldi.

Ilon zahari yagona evolyutsion kelib chiqishi boʻlgan degan gipotezaga koʻra, ilonlarning bir qator avlodlarida zahar keyinchalik atrofiyaga uchragan[3]. Bunday atrofiklanishning dalillari bir nechta ilonlarda topilgan[3]. 2005-yilda marmar dengiz iloni Aipysurus eydouxii ustida oʻtkazilgan tadqiqot shuni koʻrsatdiki, zaharda topilgan uch barmoqli oqsil geni ikkita nukleotid asosini yoʻq qilgan, bu esa zaharni avvalgidan 50-100 marta kamroq zaharli qiladi. avval. Ushbu oʻzgarish dietaning baliqdan deyarli butunlay baliq tuxumidan iborat dietaga oʻzgarishi bilan bogʻliq boʻlib, tuxum dietasiga moslashish juda zaharli zaharni saqlab qolish uchun zarur boʻlgan tanlov bosimini olib tashladi va bu zahar genlarida zararli mutatsiyalarni toʻplash imkonini berdi[17][33]. Tuxumga asoslangan parhezga oʻtgandan keyin xuddi shunday zaharning degradatsiyasi oddiy tuxumxoʻr Dasypeltis scabrada ham topilgan, uning dietasi butunlay qushlarning tuxumlaridan iborat boʻlib, ilon oʻz zaharidan foydalanmagan. . Bu biologlarning, agar zaharni tur tomonidan ishlatilmasa, u tezda yoʻqoladi, degan fikrga olib keldi[36].

Zaharning atrofikatsiyasi ham zaharni talab qilmaydigan oʻljani tutish usuli sifatida siqilish evolyutsiyasidan keyin sodir boʻlgan. Konstriksiya bir necha nasl-nasablarda mustaqil ravishda rivojlangan deb taxmin qilinadi[3]. Shimoliy Amerikaning „kalamush ilonlari“, masalan, makkajoʻxori iloni Pantherophis guttatus oʻzlarining kemiruvchilar oʻljasini tutish va oʻldirish uchun siqilishdan foydalanadilar va ularda funksional zahar yoʻq. Xuddi shunday jarayon Pseudaspis cana kabi Afrika kolubrid nasl-nasabi Lamprophiidae, shuningdek, Acrochordus jinsida sodir boʻlgan[3].

Maʼlumotnomalar

tahrir

Iqtiboslar

tahrir

Umumiy va keltirilgan manbalar

tahrir

 

Manbalar

tahrir
  • Media related to Evolution of snake venom at Wikimedia Commons
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Hargreaves et al. (a) 2014.
  2. ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 Casewell et al. 2013.
  3. ↑ 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 Fry et al. 2012.
  4. ↑ Wuster et al. 2008.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Lomonte et al. (a) 2014.
  6. ↑ 6,0 6,1 Fry & Wuster 2004.
  7. ↑ 7,0 7,1 Hargreaves et al. (b) 2014.
  8. ↑ 8,0 8,1 Reyes-Velasco et al. 2015.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Lynch 2007.
  10. ↑ 10,0 10,1 Dowell et al. 2016.
  11. ↑ Fry, Bryan G.; Scheib, Holger; Junqueira de Azevedo, Inacio de L.M.; Silva, Debora Andrade; Casewell, Nicholas R. (2012). "Novel transcripts in the maxillary venom glands of advanced snakes". Toxicon 59 (7–8): 696–708. doi:10.1016/j.toxicon.2012.03.005. ISSN 0041-0101. PMID 22465490. 
  12. ↑ Barua, Agneesh; Mikheyev, Alexander S. (2018-11-01). Many options, few solutions: over 60 million years snakes converged on a few optimal venom formulations. doi:10.1101/459073. 
  13. ↑ 13,0 13,1 Mikheyev, Alexander S.; Barua, Agneesh (2019). "Many Options, Few Solutions: Over 60 My Snakes Converged on a Few Optimal Venom Formulations" (en). Molecular Biology and Evolution 36 (9): 1964–1974. doi:10.1093/molbev/msz125. PMID 31220860. PMC 6736290. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=6736290. 
  14. ↑ Fry 2005.
  15. ↑ Casewell, N. R.; Wagstaff, S. C.; Harrison, R. A.; Renjifo, C.; Wuster, W. (2011-04-04). "Domain Loss Facilitates Accelerated Evolution and Neofunctionalization of Duplicate Snake Venom Metalloproteinase Toxin Genes". Molecular Biology and Evolution 28 (9): 2637–2649. doi:10.1093/molbev/msr091. ISSN 0737-4038. PMID 21478373. 
  16. ↑ 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 16,6 Gibbs & Mackessy 2009.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 Li et al. 2005.
  18. ↑ 18,0 18,1 18,2 18,3 18,4 18,5 18,6 18,7 18,8 Barlow et al. 2009.
  19. ↑ Gibbs & Rossiter 2008.
  20. ↑ Heatwole, Harold; Poran, Naomie S. (1995). "Resistances of sympatric and allopatric eels to sea snake venoms". Copeia 1995 (1): 136–147. doi:10.2307/1446808. 
  21. ↑ Biardi, James E.; Chien, David C.; Coss, Richard G. (2005). "California ground squirrel (Spermophilus beecheyi) defenses against rattlesnake venom digestive and hemostatic toxins". Journal of Chemical Ecology 31 (11): 2501–2518. doi:10.1007/s10886-005-7610-1. PMID 16273425. 
  22. ↑ Biardi, JE; Coss, RG (2011). "Rock squirrel (Spermophilus variegatus) blood sera affects proteolytic and hemolytic activities of rattlesnake venoms". Toxicon 57 (2): 323–31. doi:10.1016/j.toxicon.2010.12.011. PMID 21184770. https://archive.org/details/sim_toxicon_2011-02_57_2/page/323. 
  23. ↑ Pomento, AM; Perry, BW; Denton, RD; Gibbs, HL; Holding, ML (2016). "No safety in the trees: Local and species-level adaptation of an arboreal squirrel to the venom of sympatric rattlesnakes". Toxicon 118: 149–55. doi:10.1016/j.toxicon.2016.05.003. PMID 27158112. 
  24. ↑ Sanz et al. 2006.
  25. ↑ Lomonte et al. (b) 2014.
  26. ↑ Healy, Kevin; Carbone, Chris; Jackson, Andrew L. (2019). "Snake venom potency and yield are associated with prey-evolution, predator metabolism and habitat structure" (en). Ecology Letters 22 (3): 527–537. doi:10.1111/ele.13216. ISSN 1461-0248. PMID 30616302. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ele.13216. 
  27. ↑ Zancolli, Giulia; Calvete, Juan J.; Cardwell, Michael D.; Greene, Harry W.; Hayes, William K.; Hegarty, Matthew J.; Herrmann, Hans-Werner; Holycross, Andrew T. et al. (2019-03-13). "When one phenotype is not enough: divergent evolutionary trajectories govern venom variation in a widespread rattlesnake species". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 286 (1898): 20182735. doi:10.1098/rspb.2018.2735. PMID 30862287. PMC 6458317. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=6458317. 
  28. ↑ Bohlen, Christopher J. (2011-11-17). "A heteromeric Texas coral snake toxin targets acid-sensing ion channels to produce pain". Nature 479 (7373): 414. doi:10.1038/nature10607. PMID 22094702. PMC 3226747. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=3226747. 
  29. ↑ Ward-Smith, Harry; Arbuckle, Kevin; Naude, Arno; Wüster, Wolfgang (2020). "Fangs for the memories? A survey of pain in snakebite patients does not support a strong role for defense in the evolution of snake venom composition". Toxins 12 (3): 201. doi:10.3390/toxins12030201. PMID 32235759. PMC 7150919. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=7150919. 
  30. ↑ Kazandjian, T. D.; Petras, D.; Robinson, S. D.; van Thiel, J.; Greene, H. W.; Arbuckle, K.; Barlow, A.; Carter, D. A. et al. (2021). "Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras". Science 371 (6527): 386–390. doi:10.1126/science.abb9303. ISSN 0036-8075. PMID 33479150. PMC 7610493. http://irep.ntu.ac.uk/id/eprint/42157/1/1404468_Barlow.pdf. 
  31. ↑ Modahl, Cassandra M.; Mrinalini, null; Frietze, Seth; Mackessy, Stephen P. (2018). "Adaptive evolution of distinct prey-specific toxin genes in rear-fanged snake venom". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285 (1884): 20181003. doi:10.1098/rspb.2018.1003. PMID 30068680. PMC 6111164. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=6111164. 
  32. ↑ Richards et al. 2012.
  33. ↑ 33,0 33,1 33,2 Calvete et al. 2012.
  34. ↑ 34,0 34,1 34,2 34,3 Mackessy 2010.
  35. ↑ 35,0 35,1 Saviola et al. 2013.
  36. ↑ Fry, Bryan G.; Scheib, Holger; Van Der Weerd, Louise; Young, Bruce; McNaughtan, Judith; Ramjan, S. F. Ryan; Vidal, Nicolas; Poelmann, Robert E. et al. (2008). "Evolution of an Arsenal". Molecular & Cellular Proteomics 7 (2): 215–246. doi:10.1074/mcp.M700094-MCP200. PMID 17855442.  
"https://uz.wikipedia.org/w/index.php?title=Evolution_of_snake_venom&oldid=5231435" dan olindi