Гипотеза оптимизации яда - Venom optimization hypothesis - Wikipedia

Гипотеза оптимизации яда, также известный как дозирование яда, это биологическая гипотеза который постулирует, что ядовитые животные иметь физиологический контроль над их производством и использованием яды. Это объясняет экономическое использование яда, поскольку яд является метаболически дорогостоящим продуктом, и что существует биологический механизм для контроля их конкретного использования. Гипотетическая концепция была предложена Эстер Виггер, Люсией Кун-Нентвиг и Вольфгангом Нентвигом из Зоологического института Бернский университет, Швейцария, в 2002.[1][2]

Было экспериментально обнаружено, что ряд ядовитых животных регулирует количество яда, которое они используют во время нападения хищников или в оборонительных ситуациях. Было обнаружено, что виды анемонов, медуз, муравьев, скорпионов, пауков и змей экономно расходуют свои яды в зависимости от ситуации и размера своей добычи или хищников.[3]

Разработка

Гипотеза оптимизации яда была высказана Виггером, Кун-Нентвигом и Нентвигом на основании их исследований количества яда, используемого странствующий паук Cupiennius salei. Этот паук производит нейротоксический пептид называется CsTx-1, чтобы парализовать свою добычу.[4] Он не плетет паутину для ловли добычи и, следовательно, полностью зависит от своего яда для хищничества. Известно, что он охотится на различных насекомых, включая бабочек, ночных бабочек, уховерток, тараканов, мух и кузнечиков.[5] Его ядовитые железы хранят всего около 10 мкл неочищенного яда. Наполнение желез занимает 2–3 дня, а летальная эффективность яда изначально очень низка в течение нескольких дней, требуя от 8 до 18 дней для полного эффекта.[6] Было обнаружено, что количество выделяемого яда различалось для каждой конкретной жертвы. Например, для более крупных и сильных насекомых, таких как жуки, паук использует весь свой яд; в то время как для маленьких он использует только небольшое количество, тем самым экономя свой дорогой яд.[1] Фактически, эксперименты показывают, что количество выделяемого яда как раз достаточно (в смертельной дозе), чтобы парализовать целевой организм в зависимости от размера или силы, и не больше, чем необходимо.[7]

Концепция

Яды животных представляют собой сложные биомолекулы, поэтому их биологический синтез требует высокой метаболической активности. Сам по себе конкретный яд представляет собой сложную химическую смесь, состоящую из сотен белков и небелковых соединений, что дает мощное оружие для иммобилизации добычи и сдерживания хищников. Метаболическая стоимость яда достаточно высока, чтобы привести к вторичной потере яда, когда его использование становится несущественным для выживания животного. Это говорит о том, что ядовитые животные, возможно, разработали стратегии минимизации расхода яда, что они должны использовать их только по мере необходимости, и это тоже в оптимальном количестве.[2]

Рекомендации

  1. ^ а б Виггер Э, Кун-Нентвиг Л., Нентвиг В. (2002). «Гипотеза оптимизации яда: паук впрыскивает большое количество яда только в сложные типы добычи». Токсикон. 40 (6): 749–752. Дои:10.1016 / S0041-0101 (01) 00277-X. PMID  12175611.
  2. ^ а б Моргенштерн Д., Король Г.Ф. (2013). «Пересмотр гипотезы оптимизации яда». Токсикон. 63: 120–128. Дои:10.1016 / j.toxicon.2012.11.022. PMID  23266311.
  3. ^ Нисани З. (2008). Поведенческая и физиологическая экология расхода яда скорпиона: укус, распыление и регенерация яда. С. 32–39. ISBN  9780549591610.
  4. ^ Кун-Нентвиг Л., Федорова И.М., Люшер Б.П., Копп Л.С., Трахсель С., Шаллер Дж., Ву XL, Зеебек Т., Страйтбергер К., Нентвиг В., Сигель Е., Магазинник Л.Г. (2012). "Нейротоксин CsTx-1, полученный из яда паука. Cupiennius salei проявляет цитолитическую активность ». J Biol Chem. 287 (30): 25640–25649. Дои:10.1074 / jbc.M112.339051. ЧВК  3408166. PMID  22613721.
  5. ^ Нентвиг В (1986). «Пауки, не связанные с веб-строительством: специалисты по добыче или универсалы?». Oecologia. 69 (4): 571–576. Bibcode:1986Oecol..69..571N. Дои:10.1007 / BF00410365. PMID  28311618. S2CID  5871434.
  6. ^ Боеве Дж. Л., Кун-Нентвиг Л., Келлер С., Нентвиг В. (1995). «Количество и качество яда, выделяемого пауком (Cupiennius salei, Ctenidae) ". Токсикон. 33 (10): 1347–1357. Дои:10.1016 / 0041-0101 (95) 00066-У. PMID  8599185.
  7. ^ Кун-Нентвиг Л., Шаллер Дж., Нентвиг В. (2004). «Биохимия, токсикология и экология яда паука. Cupiennius salei (Ctenidae) ". Токсикон. 43 (5): 543–553. Дои:10.1016 / j.toxicon.2004.02.009. PMID  15066412.