Atsiribokite: skruzdėlynas evoliucinėje kovoje susiduria su echidna

Atsiribokite: skruzdėlynas evoliucinėje kovoje susiduria su echidna

Kvinslando mokslininkai bulių skruzdžių nuoduose aptiko toksiną, kuris, atrodo, sumaniai išsivystė specialiai tam, kad būtų nukreiptas į trumpasnapes echidnas, pagrindines skruzdžių plėšrūnes Aussie krūmuose.

Karen McGhee

2022 m. balandžio 21 d

Skaitymo laikas: 6 minučių
Spausdinti šį puslapį


Bet yra dar geresnių naujienų. Šis proveržis galėtų padėti gydyti žmogaus skausmą.

Atradimas, kad Australijos bulių skruzdėlės ir echidnos turi susipynusią evoliucijos istoriją, prasidėjo maždaug prieš ketverius metus, kai Kvinslando universiteto molekulinis biologas ir gyvūnų toksinų ekspertas daktaras Samas Robinsonas buvo įteiktas konteineris su šių geliančių vabzdžių.

Grupėje, kurią žinome kaip bulių skruzdėlės, yra 93 rūšys Mirmecija – ir visi, išskyrus vieną, yra endeminiai Australijai ir jos saloms. Trumpasnapis echidna taip pat yra savotiškas Australijos gyvūnas, kurio niekur kitur pasaulyje nėra.

Dabar Samo tyrimai rodo, kad jiedu dalyvavo ilgalaikėje evoliucinėje išlikimo mūšyje, kurioje skruzdėlės panaudojo skausmą, kad neleistų echidnoms plėšti savo lizdus.

Australijos skruzdėlynas, išlindęs iš savo lizdo. Vaizdo kreditas: Daktaras Samas Robinsonas

Rimtai mieli stingeriai

Bullinės skruzdėlės yra tik vienas iš įprastų šių skruzdžių pavadinimų: jos taip pat žinomos kaip buldogų skruzdėlės, džemperiai ir colių skruzdėlės. „Jos visos yra didelės skruzdėlės ir turbūt būdingiausias joms būdingas didelis apatinis žandikaulis“, – aiškina Samas.

„Kitas dalykas apie juos yra tai, kad nors daugelis skruzdėlių naudos „kvapą“ [chemical trails] apeiti, šios skruzdėlės yra labai vizualios.

Kurį laiką stebėkite juos ir galite pastebėti, kad jie siunčia vienas kitam į semaforą panašius pranešimus, mojuodami antenomis.

„Ir kitas dalykas, kurį žinome, yra tai, kad jie peršti, ir tai skauda“, – priduria Samas.

Įkando vienas iš šių dalykų ir jūs tai žinosite!

Tai nuodai, kurie gelia, ir būtent tai ėmėsi tyrinėti Samas, kai pirmą kartą jam buvo įteikta skruzdėlių talpykla.

„Paprastai tuo metu mes labai mažai žinojome apie tai, kas yra skruzdžių nuoduose“, – sako Samas. „Ir aš maniau, kad tai tikrai puiki vieta pradėti nuo vienos iš šių tikrai charizmatiškų Australijos skruzdžių.

Daktaras Samas Robinsonas.

Apsėstas skausmo

Tada Samas jau keletą metų studijavo nuodus.

„Tuo metu aš jau peržiūrėjau daugybę skirtingų“, – aiškina Samas. „Tačiau mano platesnė tyrimų programa yra skirta atskirti skausmą sukeliančius dalykus ir konkrečius toksinus nuoduose, kurie sukelia skausmą.

„Noriu suprasti, kaip jie veikia žmogaus kūną, ir panaudoti šią informaciją, kad beveik perrašyčiau knygą apie skausmą molekuliniu lygmeniu.

To priežastis yra ta, kad jei suprantate, kaip skausmas – tai nepaprastai sudėtinga fizinė žmogaus organizmo reakcija, kurią sukelia stulbinantis veiksnys – tuomet esate geresnėje padėtyje, kad galėtumėte sukurti būdus, kaip jį malšinti. .

Australijos mokslininkai dešimtmečius sėkmingai išgauna ir renka nuodus iš gyvačių ir vorų. Tačiau šie metodai neveikia skruzdėlių. Norėdamas ištirti, kas yra skruzdžių nuoduose, Samas pirmiausia turėjo sukurti būdą, kaip juos saugiai surinkti.

„Ir tai iš esmės buvo tiesiog priversti juos įgelti mažą vaško popieriaus juostelę ir tada surinkti nuo jos lašelius“, – sako jis. “Tada mes supratome, kas yra tuose nuoduose, naudodami keletą gana sudėtingų metodų.”

Australų bulių bet koks lizdas. Vaizdo kreditas: Dr Sam Robinson

pirmauja pasaulyje

Tada Samo komanda paskelbė dokumentą, kuriame pirmą kartą buvo apibūdintas skruzdžių nuodas – iš esmės sugriaunama jo chemija.

Tai leido susidaryti išsamų vaizdą apie tai, kas yra nuoduose, o tai leido nustatyti kiekvienos jame esančios molekulės struktūrą.

„Tai leis mums pamatyti, kaip tai veikė“, – sako Samas ir paaiškina, kad dauguma molekulių yra susijusios su pagrindiniu bičių nuodų toksinu – melitinu – ir veikia panašiai.

Šie toksinai daro mažas skylutes ląstelėse, o tai padarę nervinėje ląstelėje – neurone – ją aktyvuoja. „Tai gana dažnas skausmą sukeliančių toksinų veikimo mechanizmas“, – sako Samas. “Tačiau buvo vienas išskirtinis bruožas, kuris struktūriškai labai skyrėsi nuo kitų šių toksinų.”

Samo komanda ištyrė šį toksiną su laboratorinėmis pelėmis, bet negalėjo sulaukti skausmo reakcijos.

Tiesą sakant, jie negalėjo sulaukti jokio atsakymo į tai, todėl jis buvo kuriam laikui paliktas į šalį ir buvo tarsi pamirštas, kol Samas buvo įstrigo COVID karantine ir nusprendė daug atidžiau pažvelgti į tą nenormalią molekulę.

trumpasnapė echidna. Vaizdo kreditas: Shutterstock

Ryšio nustatymas

Paleidus molekulę prieš didžiulę kitų molekulinių struktūrų duomenų bazę, atsirado kažkas neįprasto.

Samas ieškojo panašios struktūros molekulių ir „man pasirodė vienas dalykas, kad sąrašo viršuje esantys dalykai iš tikrųjų buvo šie Australijos marsupialų hormonai“.

Tikrai, pagalvojo jis, tai negali būti tik atsitiktinumas. „Yra ši skruzdė, kuri yra endeminė Australijai, ir mes gauname stiprų signalą Australijos gyvūnams“, – sako Samas.

Tada jis pažvelgė į mokslinę literatūrą – ne tik jam įprastą molekulinį fokusą, bet ir ekologiškesnes sritis – ir suprato, kad greičiausiai šioms skruzdėlėms labiausiai atrenkamas (evoliucinis) spaudimas yra echidna.

„Tai vienintelis Australijos gyvūnas, kuris iš tikrųjų kasa skruzdžių kolonijas – valgo jų lervas ir kiaušinėlius – ir aš maniau, kad jei tai gyvūnas, kuris juos puola, galbūt šis toksinas imituoja echidnos hormoną dėl kokių nors priežasčių, susijusių su skausmu“, – sakė Samas. sako.

„Taigi, aš pažiūrėjau į echidnos genomą, kuris buvo paskelbtas tik prieš porą metų, ir tikrai radau šią hormonų seką, ir tai buvo labiausiai su šiuo toksinu susijęs dalykas, kurį mes matėme.

„Tai buvo gana tvirtas įrodymas, kad tarp bulių skruzdėlių ir echidnos yra toks ryšys ir kad toksinas išsivystė, kad būtų nukreiptas į echidnos receptorių.

Ankstesni tyrimai parodė, kad šis konkretus receptorius gali būti susijęs su padidėjusiu skausmo jautrumu. Tada komanda pakartojo savo laboratorinius eksperimentus, šį kartą ne tik suleisdama skruzdžių bulių toksiną pelėms, bet darydama spaudimą injekcijos vietoje.

„Mes paprasčiausiai paėmėme nedidelę vielą ir prispaudėme ją prie pelės pėdos ir tiesiog išmatavome, kada ji nuo to pradėjo atsitraukti“, – aiškina Samas. „Tai nebuvo skausminga; tik jautrumo matas.

„Ir tai, ką mes nustatėme, buvo tai, kad pelės per porą valandų tapo itin jautrios bet kokiam mechaniniam ar terminiam dirgikliui.

Tyrėjai nuolat matavo ir nustatė, kad šis padidėjęs jautrumas tęsėsi maždaug savaitę.

„Taigi, mes manome, kad jei echidna užpuls bulių skruzdžių koloniją, ją įgels daugybė skruzdžių, kaip tai padarys kiekvienas, kuris eina ir kišasi į bulių skruzdžių koloniją. didelė šio toksino dozė“, – sako Samas.

„Tada, jei ji vėliau grįš į tą koloniją, kad ją vėl užpultų, arba į kaimyninę koloniją, greičiausiai to išvengs, nes ji bus daug jautresnė patirtam skausmui.

„Taigi, tai tikriausiai sumažina trukmę, kurią echidna gali būti bulių skruzdžių kolonijoje, arba dažnumą, kuriuo ji nusitaikys į bulių skruzdžių kolonijas.

Nenuostabu, kad echidnos maisto ieškojimo tyrimai rodo, kad jos linkusios valgyti kitas skruzdėles, o ne bulių skruzdėlių genties skruzdėles.

„Šios skruzdėlės sudaro nedidelę dalį to, ką valgo echidnos – gal tik 5 ar 10 procentų“, – sako Samas. “Jie bus nukreipti į dalykus, kurie yra daug lengvesni.”

Galbūt tai rodo, kad skruzdėlių strategija pasiteisino? „Dar neturime jokių tiesioginių to įrodymų, bet jūs manote, kad taip yra. Aš turiu galvoje, jei būtumėte skruzdžių valgytojas ir galėtumėte rinktis iš dviejų skirtingų skruzdžių kolonijų, o viena iš jų kenktų daug labiau, tikriausiai to išvengtumėte!

Įspūdingiausias Samo šio darbo aspektas iki šiol buvo pamatyti, kaip skruzdžių toksino struktūra taip artimai imituoja echidnose esantį hormoną. „Tai gana nuostabu“, – sako jis.

Ir aišku, jis sutinka, kad tai puikus evoliucijos pavyzdys.

Pagalba žmogaus skausmui

Tačiau šiame atradime yra daug daugiau, nei išskirtinė šviesa, kurią jis suteikia norint suprasti Australijos gyvūnų gamtos istoriją.

Ilgą laiką jis gali turėti tam tikrų formų skausmo gydymo potencialą.

Skausmas yra sudėtingas reiškinys, pasireiškiantis įvairiais būdais: vienas yra lėtinis padidėjęs jautrumas, pasireiškiantis tam tikromis ligomis, tokiomis kaip tam tikros migrenos rūšys ir kai kurie su vėžiu susiję skausmai.

„Iš tikrųjų svarbiausias dalykas skausmo kontekste yra tai, kad paryškindamos receptorius, susijusius su padidėjusiu skausmo jautrumu, skruzdėlės atskleidė galimą naują narkotikų taikinį“, – sako Samas. Ir tai, sutinka, yra vienas iš pagrindinių jo tyrimo tikslų.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *