Организм лягушки сам создает токсины

Исследователи обнаружили австралийскую ядовитую лягушку, которая создает свой собственный токсин, а не получает его из пищи. Это первое позвоночное, которое производит свои собственные алкалоиды. качество, которым обычно обладают только растения. Многие ядовитые лягушки выделяют алкалоиды через кожу для защиты от хищников. До настоящего времени ученые полагали, что все эти виды получают алкалоиды от поедаемых ими насекомых. По словам Джона Дейли, руководителя исследования, биохимика из Национального института здоровья, открытие оказалось неожиданным. За последние 40 лет Дейли и его коллеги изучили тысячи видов лягушек по всему миру и обнаружили большой набор биологически активных алкалоидов, многие из которых сейчас широко используются как исследовательский инструмент и как основной компонент в разработке лекарств, включая сердечные стимуляторы, антибиотики и обезболивающие. Из более 500 найденных ими алкалоидов подавляющее большинство лягушки получают из насекомых – их основной пищи. Лягушки. единственные позвоночные, получающие алкалоиды из еды, в то время как змеи и другие ядовитые позвоночные, также производящие яд, вырабатывают токсичные белки или другие химические соединения, а не алкалоиды. Один класс алкалоидов был найден в австралийских лягушках рода Pseudophryne. Ученые обнаружили эти алкалоиды в 80‑е годы и тогда решили (по аналогии с другими лягушками), что они также получены из насекомых. Ранее в ходе исследований в Южной Америке и на Мадагаскаре ученые обнаружили, что у других видов ядовитых лягушек в случае жизни особи в неволе алкалоид в коже не содержится, но может появляться, если алкалоид содержится в пище. Пытаясь расширить свое исследование, ученые занялись наблюдениями за 8 дикими лягушками рода Pseudophryne и 18 особями, живущими в неволе. Ученые обнаружили удивительное отличие в распределении алкалоида в двух группах. У диких особей наблюдался высокий уровень пумилиотоксина и только следы псевдофринамина, в то время как в неволе лягушки демонстрировали высокий уровень псевдофринамина и отсутствие пумилиотоксина. Диета лягушек в неволе отличалась отсутствием алкалоидов. А значит, решили ученые, лягушки рода Pseudophryne вырабатывают собственные псевдофринамины, но, как и другие лягушки, получают пумилиотоксины вместе с пищей.

Ядовитые лягушки теряют свои токсины

Увы, разрушающее влияние человеческой деятельности на природу приобретает всё более разнообразные формы. В частности, Валери Кларк (Valerie C. Clark), студентка университета Корнелла (Cornell University), вместе с коллегами обнаружила, что ядовитые лягушки становятся менее опасными на тех территориях, где люди устанавливают различные сооружения.

Валери изучила состав яда, который выделяет кожа ядовитых лягушек, живущих в разных районах острова Мадагаскар.

Было обследовано ограниченное число мест, но обнаруженная зависимость оказалась вполне очевидной: на нетронутых территориях в кожном яде лягушек содержится много различных токсинов-алкалоидов, опасных для животных. А в тех местах, куда вторгся человек, алкалоидов у лягушек меньше.

К примеру, Кларк нашла, что у лягушек, которые живут в древних лесах, кожа выделяет порядка 30 алкалоидов. Однако если лес окружён сельхозугодьями, то это число составляет всего 12. Если лягушачье местожительство не очень сильно разрушено – скажем, автодорогой, – то среднее количество алкалоидов достигает 15.

Наиболее вероятная причина такого состояния дел в том, что в результате человеческой активности из мест обитания лягушек пропадают главные «составляющие» их пищи, обеспечивающей ядом – муравьёв и жуков.

Совершенно очевидно, что потеря токсичности приведёт к экологическому дисбалансу: рано или поздно хищников перестанет отпугивать только лишь яркая окраска ядовитых лягушек, и в итоге эти земноводные станут беззащитными и окажутся на грани исчезновения.

Однако учёным предстоит ещё многое выяснить в рамках этого исследования. По крайней мере, пока не известно, какое минимальное количество токсинов может обеспечить мадагаскарским лягушкам безопасное существование, и как у них меняется содержание защитных токсинов со временем.

Маскировка лягушек

Многие животные, лишенные эффективных средств защиты от хищников, в процессе эволюции приобрели сходство с защищенными (например, ядовитыми) видами. Казалось бы, чем ядовитее модель, тем выгоднее под нее маскироваться. Однако ученые из Техасского университета обнаружили, что иногда в качестве модели для подражания избирается менее ядовитое животное из двух возможных. Причина такого странного выбора кроется, как выяснилось, в особенностях «мышления» хищников.

В восточном Эквадоре живет два вида ядовитых лягушек: Epipedobates bilinguis и Epipedobates parvulus, и третий, неядовитый вид Allobates zaparo, который под них маскируется. Ареалы двух ядовитых видов частично пересекаются. Неядовитая лягушка A. zaparo имеет более широкий ареал и встречается во всех трех районах: там, где есть только E. bilinguis, только E. parvulus, и там, где оба ядовитых вида проживают совместно. В первом районе неядовитые лягушки успешно замаскировались под E. bilinguis (у тех и других есть желтые пятна на боках), во втором – под E. parvulus (без желтых пятен). В области пересечения ареалов двух ядовитых видов неядовитые лягушки маскируются только под один из них, а именно под E. bilinguis.

На чем основан этот выбор? Казалось бы, здравый смысл подсказывает, что выгоднее маскироваться под более ядовитую лягушку. Ученые проверили это предположение, вводя лабораторным мышам экстракты из лягушачьей кожи, а также другими способами. Результат оказался неожиданным: E. bilinguis значительно менее ядовита, чем E. parvulus. Кроме того, она еще и менее многочисленна в данном районе. Почему же неядовитые лягушки выбрали в качестве объекта для подражания вид менее ядовитый, да еще и редкий (самих подражателей в этом районе значительно больше, чем моделей)?

Чтобы решить эту головоломку, ученые воспользовались еще одним подопытным животным – обычной домашней курицей. Они исходили из предположения, что главным природным врагом эквадорских лягушек являются птицы (хотя фактических данных, это подтверждающих, очень мало), и сочли, что курица вполне сойдет за модельного хищника.

«Наивные», то есть никогда не видевшие лягушек, одномесячные цыплята охотно клюют и глотают неядовитых A. zaparo и других мелких земноводных. Если же им подсунуть ядовитую лягушку, они хватают ее и тут же выплевывают (лягушка при этом остается жива и здорова). После нескольких таких экспериментов цыплята начинают узнавать невкусных лягушек и уже не пытаются их съесть.

Одной группе из 6 цыплят систематически подсовывали E. bilinguis, другой – E. parvulus. Цыплята достаточно быстро осознали, что этих лягушек лучше в рот не брать. Правда, обучение не обошлось без жертв: погиб один цыпленок, проглотивший ядовитую лягушку E. bilinguis вместо того, чтобы сразу же ее выплюнуть. Он умер через три дня и не смог внести свой вклад в итоговую статистику.

Одиннадцати цыплятам, выжившим после курса обучения, стали предлагать неядовитых A. zaparo из разных частей ареала – замаскировавшихся под E. bilinguis и тех, что прикинулись E. parvulus.

И тут обнаружилась удивительная вещь. Цыплята, знакомые с менее ядовитой E. bilinguis, не клевали тех A. zaparo, которые замаскировались под этот вид, но охотно глотали замаскировавшихся под E. parvulus. Те же цыплята, которым ранее приходилось иметь дело с более ядовитой E. parvulus, не желали клевать никаких A. zaparo: ни с желтыми пятнами, ни без. По-видимому, более отвратительные на вкус E. parvulus приучили цыплят избегать любых лягушек, хотя бы отдаленно напоминающих эту отраву. Иными словами, в данном случае сработала способность птиц к обобщению, генерализации опыта.

Таким образом, неядовитым лягушкам A. zaparo, обитающим в районе, где ареалы двух ядовитых видов пересекаются, выгоднее маскироваться под менее ядовитый вид. В этом случае их не тронут птицы, которым ранее довелось отведать хотя бы один из двух ядовитых видов. Если бы лягушки маскировались под более ядовитый вид E. parvulus, те птицы, которые ранее сталкивались только с E. bilinguis, клевали бы их.

Таким образом, ведущим фактором, обусловившим выбор модели для подражания у лягушек, оказалась птичья психология.