Кожа птиц питохуи содержит токсин опаснее цианида — NatGeo

Кожа птиц питохуи содержит токсин опаснее цианида — NatGeo

В тропических лесах Папуа — Новой Гвинеи живут птицы, чья кожа и перья могут содержать токсин опаснее цианида. Их яд, вероятно, защищает от хищников и паразитов, но откуда он берётся и как сами птицы не погибают, до сих пор окончательно не ясно. Учёные считают эти виды редкой "подсказкой" о том, как эволюция снова и снова изобретает устойчивость к ядам. Об этом рассказывает National Geographic.

Фото: Wikipedia by markaharper1, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/ Дроздовая мухоловка Как случайная царапина запустила большое расследование

Летом 1989 года орнитолог-стажёр Джек Дамбахер работал в дождевых лесах Папуа — Новой Гвинеи и снимал птиц с ловчих сетей. Одна из них — яркая чёрно-оранжевая питохуи — поцарапала его. Дамбахер по привычке коснулся ранки губами и почувствовал жжение, покалывание и онемение, которое держалось до вечера. Местные проводники отнеслись к этому спокойно: по их словам, таких "плохих" птиц избегают и едят лишь после специальной обработки.

Любопытство оказалось сильнее усталости экспедиции. В течение следующего года Дамбахер собирал образцы и искал химика, который смог бы объяснить странные ощущения. В 1992 году он с коллегами сообщил, что у хохлатой (hooded) питохуи обнаружен батрахотоксин — один из самых смертоносных природных ядов, который упоминают как более опасный, чем цианид. Тем же веществом известны некоторые древолазы, хотя они обитают на другом конце света, что сразу сделало историю ещё интереснее для биологов.

Кто ещё относится к "ядовитому клубу"

С тех пор токсичность выявили как минимум у дюжины видов птиц из более чем 10 500, известных науке. Часть таких видов встречается за пределами Новой Гвинеи и несёт другие токсины: среди примеров упоминаются европейский перепел, североамериканский рябчик и европейский удод. Но большинство известных "батрахотоксиновых" птиц — эндемики Новой Гвинеи: помимо нескольких питохуи, среди них выделяют синешапочного ифрита.

Прошло около 35 лет со времени первого открытия, а загадок меньше не стало. Учёным всё ещё не хватает цельной картины — от экологии этих птиц до того, как именно яд используется в защите и где он появляется в организме. Дамбахер последний раз был на острове в 2011 году, а далее исследования продолжили другие группы. Команда под руководством эколога Кнуда Йёнссона и биолога Касуна Бодаватты, например, сообщила о двух новых токсичных видах в 2023 году — это стало первым подобным расширением списка почти за два десятилетия. Они планируют ежегодные поездки в Папуа — Новую Гвинею до 2028 года.

Откуда берётся батрахотоксин: версия про питание и её слабые места

Самая популярная гипотеза звучит логично: птицы получают яд с пищей. Чаще всего обсуждают жуков Choresine, которых подозревают в роли "поставщика" токсина. Однако исследователи подчёркивают: уверенности нет. Более того, существуют аргументы, что такие насекомые не обязаны синтезировать сложные стероидные алкалоиды самостоятельно. Возможен и другой сценарий: жуки, в свою очередь, получают соединения из ещё более скрытого источника — например, из почвенных клещей или растений.

Чтобы приблизиться к ответу, учёные планируют собирать птиц и сравнивать содержимое их желудков с насекомыми, пойманными в ловушки неподалёку. Задача напоминает поиск иголки в стоге сена: нужно вычислить конкретные виды добычи, в которых действительно присутствует токсин. Параллельно химики анализируют образцы, чтобы точно обнаружить батрахотоксин и родственные молекулы: уже отмечено, что у птиц встречается смесь производных, а концентрации могут заметно различаться между видами и даже между отдельными особями.

Почему птицы не погибают от собственного яда

Вторая крупная загадка — самозащита. Батрахотоксин связывается с натриевыми каналами в нервных, мышечных и сердечных клетках и нарушает их работу: последствия описывают как онемение, судороги, паралич и в тяжёлых случаях смерть. При этом у птиц токсина меньше, чем у некоторых ядовитых лягушек: например, золотая ядовитая лягушка известна тем, что несёт дозу, которой хватило бы, чтобы убить 10 взрослых людей. Хохлатая питохуи считается самым токсичным птичьим видом, но обычно не представляет смертельной угрозы при обычном контакте или употреблении.

Долгое время основной версией было предположение о мутациях натриевых каналов, которые мешают токсину "прилипать" к мишени. У разных ядовитых животных действительно встречаются подобные решения, и генетические сравнения шести токсичных видов с нетоксичными родственниками выявили несколько мутаций в гене одного из каналов. Но затем появились эксперименты, которые усложнили картину: в отдельных электрофизиологических тестах натриевые каналы, несмотря на мутации, оставались чувствительными к батрахотоксину. Это привело к альтернативной идее: возможно, у птиц есть пока не найденный белок, который действует как "губка" и связывает токсин, изолируя его от каналов. В качестве аналогии упоминают исследования с другим токсином, где у ядовитых лягушек есть белок, способный прочно захватывать опасную молекулу. При этом исследователи допускают, что механизмы могут сочетаться: если яд нужно перенести из кишечника в кожу, организму всё равно требуется какая-то транспортная система, а значит, могут существовать специальные переносчики.

Есть ли на острове ещё токсичные птицы

Учёные предполагают, что список ядовитых видов может расшириться. Отмечается, что многие "ядовитые" виды принадлежат к группе Corvides, в которую включают около 700 видов по миру, и примерно 140 из них обитают на Новой Гвинее. При этом подробно исследована лишь часть — примерно пятая доля. Начиная с ноября, команда планирует собрать как можно больше образцов Corvides по разным районам острова и проверить их на наличие батрахотоксина, а также секвенировать как минимум по одному представителю каждого вида, чтобы искать характерные мутации и потенциальные "токсин-губки". В более широком смысле интерес исследователей связан с конвергентной эволюцией: похожие решения устойчивости к ядам возникают у далёких друг от друга организмов, и это помогает понять, как естественный отбор повторяет удачные "инженерные" ходы.

Сравнение: ядовитые птицы Новой Гвинеи и токсичные виды вне региона

Птицы Новой Гвинеи выделяются тем, что у многих из них речь идёт именно о батрахотоксине, а не о случайных токсинах из отдельных растений. В Европе и Северной Америке токсичные птицы описаны, но там чаще фигурируют иные отравляющие вещества и другие сценарии их появления. Новогвинейский "кластер" интересен ещё и концентрацией видов в одном регионе, что намекает на общие экологические условия — например, на особые источники токсина в пищевых цепочках острова.

Плюсы и минусы исследований ядовитых птиц

Работа с такими видами важна не только ради любопытства. Она помогает уточнять, как токсины циркулируют в экосистемах и как появляются устойчивости на молекулярном уровне. При этом исследования сложны: птиц трудно системно собирать, источники токсина могут быть редкими, а концентрации — сильно разниться, из-за чего результаты не всегда легко повторить. Дополнительный вызов — необходимость объединять полевую биологию, химию и генетику, чтобы собрать пазл целиком.

Как учёные ищут источник батрахотоксина

Сначала определяют виды птиц, у которых токсин действительно присутствует, и фиксируют различия между популяциями и особями.

Затем анализируют рацион: изучают содержимое желудка и параллельно собирают потенциальную добычу ловушками в тех же местах.

После этого проверяют насекомых и другие образцы на наличие токсина и родственных соединений, чтобы найти совпадения.

Одновременно секвенируют геномы и сравнивают токсичных и нетоксичных родственников, вылавливая повторяющиеся мутации.

Наконец, проверяют гипотезы о защите организма: тестируют чувствительность натриевых каналов и ищут белки, которые могут связывать токсин.

Популярные вопросы о ядовитых птицах Новой Гвинеи Правда ли, что их яд "сильнее цианида"?

В материале батрахотоксин описывается как более смертоносный, чем цианид, и как одно из самых опасных веществ в животном мире.

Откуда птицы берут батрахотоксин?

Наиболее обсуждаемая версия — питание, в том числе возможная связь с жуками Choresine, но сами учёные подчёркивают, что источник пока не доказан.

Как птицы не погибают от токсина?

Долгое время ставили на мутации натриевых каналов, но эксперименты показали, что этого может быть недостаточно. Сейчас рассматривают и вариант с белком, который связывает токсин, а также необходимость транспортных механизмов.

Могут ли обнаружиться новые токсичные виды?

Да, исследователи считают это вероятным: на острове много потенциально интересных видов, а изучена пока лишь часть.

Истории новогвинейских птиц напоминают, что даже хорошо известные группы животных способны удивлять: одно случайное покалывание на губах вывело на тему, в которой до сих пор больше вопросов, чем ответов.

наука птицы животные экология  

Правда.Ру