Осы-немки вооружены ядом, действие которого сравнивают с ударом армейского ножа

Мало кто из существ может встретиться с бархатными муравьями и уйти невредимым. Эти наземные насекомые — не муравьи, а паразитические осы-немки, известные своими мучительными укусами. Яд бьет, как армейский нож, в определенные молекулярные мишени.

Ученые обнаружили, что осы-немки не причиняют одинаковую боль всем видам. Различные ингредиенты их ядовитого коктейля действуют в зависимости от того, кого надо поразить. Результаты нового исследования были опубликованы в этом месяце в журнале Current Biology.

Бархатные муравьи или осы-немки являются одними из самых хорошо защищенных насекомых и обладают не только ядом, но и предупреждающей окраской и запахом. Кроме того, у них есть чрезвычайно прочный экзоскелет и длинное жало, а также способность «кричать», когда их провоцируют. В 2016 году энтомолог Джастин Шмидт сообщил, что укус этой осы ощущается так же, как «горячее масло из фритюрницы, выплеснувшееся на всю вашу руку». Недавно ученые обнаружили, что другие позвоночные так же реагируют на укус насекомого, в том числе млекопитающие, рептилии, земноводные и птицы.

Известно, что другие виды обладают ядом похожего типа — широкого спектра действия. Недавнее исследование выявило многоножку с коктейлем из опасных веществ, который меняется в зависимости от того, действует ли насекомое как хищник или добыча. Однако по-прежнему было редкостью, когда один организм имел способность отпугивать животных из стольких разных групп.

По словам Лидии Боржон, сенсорной нейробиологини из Университета Индианы в Блумингтоне, в некоторых случаях исследователи идентифицировали обобщенные яды, которые нацелены на молекулярные цели, общие для разных групп существ, и переданные с тех пор, как у них в последний раз был общий предок в далеком прошлом. Когда Борджон и ее коллеги впервые начали экспериментировать с осами-немками, они подозревали, что то же самое может относиться и к их яду.

«Если вы пытаетесь защититься от многих хищников, было бы разумно, чтобы яд был в целом эффективным, нацеленным на что-то довольно древнее. В конечном итоге то, что мы обнаружили, было другим и удивительным», — говорит Лидия Боржон.

Команда ученых собрала яд алых бархатных муравьев (Dasymutilla occidentalis) и создала синтетические версии его 24 пептидов — основных химических компонентов яда, которые вызывают боль или иным образом наносят клеточный ущерб. Протестировав весь коктейль и отдельные пептиды на нейронах личинок плодовых мушек, исследователи смогли выявить специфичный для насекомых ответ на самый распространенный пептид Do6a. Судя по всему, он нацелен на тип нейронов, которые реагируют на вредные стимулы.

Когда команда попыталась провести тот же эксперимент на мышах, синтетический яд все еще вызывал болезненную реакцию, но она не была вызвана Do6a. Вместо этого боль, по-видимому, была вызвана двумя пептидами, менее распространенными в яде: Do10a и Do13a. Они вызывают широкую и диффузную реакцию в нескольких типах сенсорных нейронов мышей.

По словам Боржон, полученные данные свидетельствуют о том, что яд бархатных муравьев вызывает боль у млекопитающих, которые как группа имеют схожие пути восприятия боли, посредством более общего механизма, в то время как воздействие яда на насекомых больше ориентировано на конкретную цель. Сэм Робинсон, токсиколог из Университета Квинсленда в Австралии, считает, что это исследование является одним из первых, демонстрирующих множественные механизмы действия одного яда, и является «важным «первым шагом», использующим некоторые инновационные методы для изучения интересного вопроса».

Однако результаты могут быть более распространенными, чем кажутся, считает Робинсон. Мало научных стимулов для проверки воздействия большинства ядов на разных существах, особенно если вид специализируется на добыче, «и поэтому, хотя это кажется чем-то уникальным, трудно сказать наверняка».

Результаты исследования также добавили еще одну непреходящую загадку о бархатном муравье: почему у него так много оружия в распоряжении. Несмотря на обширный оборонительный арсенал насекомых, похоже, никто постоянно не ест их, а сами бархатные муравьи не являются агрессивными хищниками.

Тот факт, что яд осы-немки «наносит реальный удар» другим насекомым, говорит о том, что взаимодействие с каким-то неизвестным хищником-насекомым — либо в прошлом, либо в настоящем, — может быть движущей силой эволюции этих особенностей, считает Джозеф Уилсон, эволюционный эколог из Университета штата Юта в Туэле. Или же это может быть просто счастливой случайностью эволюции: «Как эволюционные биологи, мы пытаемся приписать некую цель этим адаптациям, но иногда эволюция работает загадочными способами».