Historia lubi się powtarzać... Ewolucja też?

Skąd w przyrodzie wzięły się jady? Najprawdopodobniej istnieje na ten temat pojedyncza odpowiedź, lecz ewolucja genów odpowiedzialnych za syntezę toksyn wytwarzanych przez jeden z gatunków ryjówek i pewną jaszczurkę jest co najmniej interesująca. Okazuje się, że sekwencje te powstały w toku niemal identycznych zmian w DNA i są znacznie zmodyfikowanymi wersjami... nieszkodliwego enzymu regulującego krzepliwość krwi.

Odkrycia dokonano podczas badań nad enzymem BLTX, wytwarzanym przez ryjówkę krótkoogoniastą (Blarina brevicauda). Jak wykazały badania genu kodującego to białko, wykazuje on wysoki stopień zgodności z genem kodującym kalikreinę-1 - enzym wytwarzany głównie przez gruczoły ślinowe, biorący udział w regulacji krzepliwości krwi. 

Z przeprowadzonych analiz wynika, że w toku ewolucji sekwencja kodująca kalikreinę-1 przeszła serię przemian, których efektem było znaczne zwiększenie jej aktywności. Zmodyfikowana wersja enzymu działa tak silnie, że po ugryzieniu przez ryjówkę i przedostaniu się do organizmu ofiary powoduje ona zaburzenia krzepliwości krwi, paraliż i śmierć zaatakowanego zwierzęcia.

Prawdopoobnie najciekawsze były jednak wyniki badania innej toksyny podobnej do kalikreiny-1, wytwarzanej przez meksykańską jaszczurkę Heloderma horridum. Białko to, noszące nazwę GTX, nie tylko rozwinęło się w toku ewolucji jako pochodna kalikreiny-1, lecz dodatkowo proces ten zaszedł w wyniku pojawieniu się niemal identycznych zmian w DNA kodującego je genu.

Konsekwencją modyfikacji było pojawienie się w cząsteczce proteiny dodatkowych pętli łańcucha aminokwasowego, które powodowały szersze "otwarcie" tzw. centrum aktywnego. Ostatecznym efektem było wspomniane zwiększenie aktywności enzymatycznej.

Zdaniem głównej autorki odkrycia, Hopi Hoekstry z Harvard University, mechanizmy podobne do zaobserwowanych mogły zajść w historii ewolucji wielokrotnie. Doskonale tłumaczyłyby one, w jaki sposób nieszkodliwe enzymy pełniące różnorakie funkcje fizjologiczne mogły stać się niebezpieczną bronią zdolną do zabijania innych zwierząt.

jad toksyna trucizna kalikreina kalikreina-1 BLTX GTX Heloderma horridum Blarina brevicauda