Змеи: как потерять ноги и приобрести яд

Змеи — удивительные животные, которые приспособились к самым разным условиям жизни на всех континентах, кроме Антарктиды. Они могут быть ядовитыми или неядовитыми, длинными или короткими, ползать по земле или летать в воздухе. Но что объединяет всех змей — это отсутствие ног и узкое тело. Как же так получилось, что эти рептилии лишились конечностей, которые есть у их ближайших родственников — ящериц? И как они научились вырабатывать смертельный яд? Ответы на эти вопросы можно найти в генах змей, которые недавно были прочитаны и проанализированы учеными.


Генетические исследования показали, что змеи произошли от ящериц около 94 миллионов лет назад и являются монофилетической группой, то есть имеют общего предка. Среди современных ящериц ближайшими родственниками змей являются игуанообразные и веретеницеобразные, а также вымершие мозазавры — гигантские морские рептилии. В ходе эволюции змей произошли существенные изменения в генах, которые регулируют развитие конечностей у эмбрионов. В результате эти гены перестали работать в нужных местах и нужное время, и змеи потеряли ноги. Однако у некоторых видов змей сохранились остатки тазобедренных костей внутри тела, которые свидетельствуют об их происхождении.

Но если змеи лишились ног, то они приобрели другие способности, которые помогают им выживать и добывать пищу. Одна из таких способностей — ядовитость. Ядовитые змеи используют свой яд для того, чтобы убить или ослабить жертву перед тем, как её проглотить. Яд состоит из смеси различных пептидов и белков, которые могут вызывать разные эффекты: от разрушения тканей до паралича мышц. Ядовитые змеи имеют специальные железы в голове, которые вырабатывают яд, и клыки, через которые он попадает в организм жертвы. Некоторые змеи могут даже плеваться ядом на расстояние до двух метров.

Как же змеи научились производить яд? Генетический анализ показал, что за этот процесс отвечают 20 семейств генов, которые были «заимствованы» из других частей тела змей. Например, некоторые гены, которые участвуют в обмене веществ, иммунной системе или регуляции кровяного давления, были скопированы и вставлены в геном ядовитых желез. Затем эти гены мутировали и стали кодировать новые белки, которые образовали яд. Таким образом, змеи смогли создать разнообразный и эффективный яд, который постоянно совершенствуется в ходе эволюции. Это необходимо для того, чтобы змеи могли противостоять устойчивости своих жертв к яду и конкуренции с другими ядовитыми змеями.

Змеи — уникальные животные, которые показывают, как гены могут изменяться и адаптироваться к разным условиям жизни. Благодаря генетике мы можем лучше понять происхождение и разнообразие этих рептилий, а также их влияние на экосистемы и человека.