Какие змеи плюются ядом и что после этого происходит?
На нашей планете живут миллионы людей с герпетофобией — боязнью змей. И этот страх вполне оправдан, потому что большинство из этих пресмыкающихся созданий ядовиты и в любой момент могут нанести смертельный укус. Самыми узнаваемыми ядовитыми змеями являются кобры, потому что чуть ниже головы у них располагается «капюшон». Так называется часть тела, в которой ребра раздвигаются в стороны и значительно меняют форму их тела. Все кобры смертельно опасны для людей, но перед нападением они несколько раз пугают врагов быстрыми выпадами вперед. Также есть разновидности кобр, которые при возникновении опасности могут плюнуть ядом прямо в глаза противника. Получается, что змеи могут пустить яд в своих жертв как при непосредственном укусе, так и находясь на расстоянии. И, самое интересное, в обоих случаях состав змеиного яда отличается.
Умеющие плеваться ядом змеи — это кобры
Плюющиеся змеи
Плюющиеся ядом кобры обитают на территории Африки и Южной Африки.
В ходе наблюдений было выяснено, что при атаке на расстоянии змеи целятся врагам прямо в глаза. Распространенная на африканской территории черношеяя кобра (Naja nigricollis) может сделать 28 ядовитых выстрелов подряд, в каждом из которых содержится по 3,7 миллиграмм яда. Чтобы выплюнуть яд, змеи напрягают специальные мышцы возле ядовитых желез. Смертельная смесь вылетает из передней поверхности клыков, в то время как у обычных змей отверстия расположены на нижней части острых зубов.
Черношеяя кобра
Умение плеваться ядом появилось у змей в разное время и в разных точках нашей планеты. Исходя из этого ученые считают, что их способность возникла не из-за того, что ее передал какой-то из предков. Наиболее вероятна версия о том, что они выработали у себя этот навык для того, чтобы защищаться от древних людей. Дело в том, что многие обезьяны предпочитают убивать змей сразу же, не дожидаясь атаки. Причем делают это они не при прямом контакте, а кидая камни или ударяя по змеям палками.
Древние люди наверняка следовали той же стратегии, поэтому кобрам и пришлось выработать навык ядовитых плевков.
Змеи научились плеваться ядом, чтобы защищаться от людей
А в древние времена люди явно часто натыкались на кобр. Об этом, как минимум, свидетельствует обнаружение останков змей рядом с местами обитания древних людей. Скорее всего, сначала наши предки довольно быстро расправлялись с пресмыкающимися созданиями. Но на протяжении миллионов лет кобры научились защищаться, оставаясь на большом расстоянии от врагов. При попадании яда кобры на кожу возникает покраснение и сильная боль, а глаза становятся мутными и человек может даже ослепнуть. Иногда слепота оказывается временной, но в некоторых случаях это на всю жизнь.
Читайте также: В чем разница между питонами и удавами?
Из чего состоит змеиный яд?
Змеиный яд представляет собой смесь белков и других веществ, которые помогают им быстро остановить пригодную для съедения жертву. Но яд кобр также нужен для защиты от врагов.
Обычно в змеином яде содержится много нейротоксинов, которые блокируют передачу команд от мозга до мышц. В результате укушенные организмы умирают от паралича. Ведь они не только утрачивают возможность ходить — вместе со всеми мышцами перестает работать и сердце. Но в яде кобр есть и вещества, именуемые как цитотоксины. При попадании в живой организм, эти токсины начинают разрушать клетки.
При всей своей опасности, змеиный яд часто используется для создания лекарств
По данным Всемирной организации здравоохранения, каждый год змеи атакуют по 5,8 миллионов человек. К большому сожалению, в 140 тысячах случаев людей не удается спасти и они умирают. Чтобы спастись после укуса змеи очень важно успеть обратиться в больницу за противоядием. Но обычно змеи кусают вдалеке от населенных пунктов. Это большая проблема, поэтому в 2020 году ученые из Дании разработали противоядие, которое можно носить с собой и своевременно сделать укол. С этим справится даже человек, который ни разу не держал в руку шприц.
Но как такое возможно? Читайте в этом материале.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!
На данный момент ученым известно о существовании более 3600 видов змей. Часть из них не ядовита, но все равно представляет для окружающих большую опасность. Например, на территории Таиланда можно встретить так называемых змей кукри (Oligodon fasciolatus). Длина тела этих созданий достигает 115 сантиметров, но есть они не такие уж и большие. Но опасаться их надо, потому что они считаются самыми жестокими среди всех змей. Уже интересно? Тогда переходите по этой ссылке и читайте, в чем же заключается жестокость этих змей.
Животные ЗемлиЗагадки природы
Три группы плюющихся кобр приобрели более болезненный яд независимо друг от друга
В процессе эволюции три группы плюющихся кобр научились защищаться от хищников, стреляя им ядом в глаза. Согласно новому исследованию, эти змеи независимо друг от друга приобрели яд, который причиняет намного более сильную боль, чем обычный яд кобр.
Данный эффект достигается за счет увеличения концентрации ферментов фосфолипаз A2, усиливающих действие цитотоксинов. Как отмечается в статье для журнала Science, возможно, кобры научились плеваться ради защиты от древних людей: время появления этой адаптации у африканских и азиатских змей подозрительно совпадает с выходом древних гоминин в саванны и с колонизацией Азии человеком прямоходящим соответственно.
Основная функция змеиного яда — убийство добычи. Однако многие змеи также используют его для защиты. Особенных успехов в этом достигли плюющиеся кобры, которые научились выстреливать в глаза врагам двумя струями яда, вызывающего сильную боль, воспаление и даже слепоту. В зоне поражения оказывается любой хищник (в том числе человек), подошедший к змее ближе, чем на два с половиной метра.
Согласно современным исследованиям, способность плеваться ядом независимо возникла в трех эволюционных линиях кобр: у африканских ошейниковых кобр (Hemachatus haemachatus), а также у настоящих кобр (Naja) из Африки (подрод Afronaja) и Азии (подрод Naja).
Команда исследователей во главе с Николасом Кейсуэллом (Nicholas Casewell) из Ливерпульского центра тропической медицины решила выяснить, как сходство защитных механизмов этих змей отразилось на составе их яда.
На первом этапе авторы на основе двух митохондриальных и пяти ядерных генов построили филогенетическое древо для семнадцати видов змей из семейства аспидов (Elapidae): четырнадцати видов настоящих кобр, ошейниковой кобры, а также египетской пустынной кобры (Walterinnesia aegyptia) и обыкновенной щитковой кобры (Aspidelaps scutatus) (два последних вида не способны выстреливать ядом). Благодаря этому удалось выяснить, что африканские настоящие кобры научились стрелять ядом от 10,7 до 6,7 миллиона лет назад, а азиатские — от 4,2 до 2,5 миллиона лет назад. Точное время появления этой способности у ошейниковых кобр авторы установить не смогли, однако полагают, что это произошло на протяжении последних 17 миллионов лет, после того как этот род отделился от предков настоящих кобр.
Затем Кейсуэлл и его коллеги изучили транскриптомы ядовитых желез тех же семнадцати видов змей, чтобы определить, какие вещества в них входят. Оказалось, что каждая линия плюющихся кобр выработала свой уникальный состав яда, который заметно отличается от такового у их неплюющихся сородичей. Этот вывод согласуется с данными о последствиях укусов разных видов кобр для человека. Единственное исключение из правила — филиппинская кобра (N. philippinensis): она стреляет ядом, состав которого больше напоминает яд обычных кобр.
Наиболее распространенными в яде ошейниковых и настоящих кобр оказались цитотоксические трехпетельные токсины (ТПТ) — на их долю в среднем приходится 57,7 процента всех токсинов. Хотя увеличение доли цитотоксинов в яде позволило бы усилить вызываемую им боль, авторы не обнаружили существенных различий в их содержании у плюющихся и неплюющихся кобр.
Эксперименты с тройничным нервом мышей (именно он иннервирует лицо и глаза, куда стреляют кобры) показали, что яд всех изученных видов кобр разрушает клеточные мембраны и вызывает повышенную активность чувствительных нейронов, однако яд плюющихся видов возбуждает нервные клетки сильнее, чем яд неплюющихся.
Иными словами, попадая в глаза, яд всех видов плюющихся кобр причиняет более сильную боль.
Благодаря дополнительным опытам исследователи выяснили, что основной болевой эффект яда плюющихся кобр связан с трехпетельными цитотоксинами, однако не объясняется только ими. ТПТ действовали намного эффективнее, когда работали в комбинации с фосфолипазами A2 (PLA2). У плюющихся змей концентрация и активность этих ферментов в яде оказались выше, чем у их неплюющихся сородичей (p=0,0007 и p=0,04 соответственно). По мнению авторов, три линии плюющихся кобр независимо друг от друга увеличили концентрацию PLA2 в яде, чтобы сделать его более болезненным, а значит, более эффективным для отпугивания врагов.
Интересно, что летальность яда плюющихся и неплюющихся кобр примерно одинакова (авторы выяснили это благодаря экспериментам с мышами). Это свидетельствует, что различия в их составе связаны именно с защитными функциями яда плюющихся видов, а не с особенностями их рациона.
Способность стрелять ядом возникла лишь в одной сравнительно небольшой группе змей — зато трижды.
По мнению исследователей, это связано с тем, что кобры обладают цитотоксическим ядом и сложным поведением, предупреждающим хищников об угрозе. Сочетание двух этих особенностей подтолкнуло эволюцию видов, стреляющих ядом во врагов. Изначально плюющиеся кобры использовали типичный для этих змей цитотоксический яд, который сам по себе может нанести вред глазам хищника, а затем усилили его действие, увеличив концентрацию PLA2. Поскольку все три линии плюющихся кобр испытывали сходное давление среды, они пришли к похожим адаптациям, однако в разное время и разными путями. Это типичный пример конвергентной эволюции.
Авторы высказывают гипотезу, что способность плеваться возникла у кобр в ответ на эволюцию и расселение древних гоминин (Homininae). Эти приматы должны были представлять для кобр особенную опасность, ведь они отличались хорошим зрением и развитым интеллектом и могли убивать змей с помощью палок и камней (как это делают сегодня люди). Кроме того, появление африканских плюющихся кобр по времени совпадает с выходом предков людей в саванну, где живут эти змеи, а азиатских — с колонизацией Азии человеком прямоходящим (Homo erectus).
Вьетнамские сколопендры Scolopendra subspinipes используют один и тот же яд, чтобы убивать добычу и бороться с сородичами. Как показало недавнее исследование, благодаря мутации в гене ионного канала Shal эти членистоногие не умирают от собственного яда, а лишь впадают в кратковременный паралич.
Сергей Коленов
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Плюющиеся кобры, возможно, выработали уникальный яд для защиты от древних людей.
Кобры — удивительные и пугающие существа. Эти змеи наиболее известны своим характерным защитным механизмом, называемым капюшоном, когда боковые стороны их шеи резко расширяются.
Однако маскировка — не единственное защитное поведение в арсенале кобры. Некоторые виды кобр имеют видоизмененные клыки с маленькими отверстиями, обращенными вперед. Это позволяет им принудительно выбрасывать яд в виде брызг или «плевков», которые могут поражать глаза цели на расстоянии до 2,5 метров. За такое поведение они известны как плюющиеся кобры.
Как ни странно, эта уникальная адаптация трижды независимо развивалась у небольшой группы афро-азиатских змей: один раз у африканских кобр, один раз у азиатских кобр и один раз у родственных им ринхалов, также известных как плюющаяся кобра с кольцевидной шеей.
В то время как большинство змей используют яд для добычи других животных, плюющиеся кобры используют его исключительно для защиты. В новом исследовании мы проверили яд плюющихся кобр, чтобы увидеть, какие токсины могут быть обнаружены, чтобы выяснить, что могло вызвать такое защитное поведение. Результаты показывают, что это могло быть сделано для отражения нападений со стороны наших человеческих предков.
Уникальные коктейли токсинов
Змеиные яды представляют собой сложные смеси белков, используемые в основном при поиске пищи, чтобы эффективно вывести добычу из строя.
Хотя змеи действительно используют свой яд для самообороны, например, в случае укусов человека, большинство свидетельств свидетельствует о том, что состав яда был разработан для кормления, а не для защиты.
Яд змей с фиксированными передними клыками, включая кобр, имеет тенденцию вызывать паралич. Это происходит из-за обилия токсинов, называемых нейротоксическими трехпальцевыми токсинами, которые останавливают нейротрансмиссию, сигналы, посылаемые из нервной системы в мышцы жертвы. Однако у кобр есть уникальный тип трехпалых токсинов, которые разрушают клетки, а не блокируют нейротрансмиссию. Их называют цитотоксинами.
Наши результаты показали, что плюющиеся кобры имеют повышенное содержание другого семейства токсинов, называемого фосфолипазой A2 (PLA2), в своем яде по сравнению с их неплюющимися собратьями. Поскольку эти кобры плюются в оборонительных целях, это первое свидетельство защитной движущей силы эволюции яда у змей.
Токсичная командная работа
Многие животные, использующие яд для защиты, делают это, причиняя своим агрессорам быструю и сильную боль.
Мы решили выяснить, будет ли защитное выплевывание яда кобры особенно болезненным при контакте.
Чтобы оценить активность, вызывающую боль, мы протестировали яд кобры на изолированных нейронах мыши, ответственных за ощущения в глазах и лице. Мы подозревали, что PLA2 плюющейся кобры могут активировать эти нейроны и потенциально вызывать боль.
К нашему удивлению, PLA2 оказались неэффективными сами по себе. Это были цитотоксины, токсины, широко распространенные как у плюющихся, так и у неплюющих кобр, которые вызывали активацию нейронов. Однако смесь PLA2 и цитотоксинов вызвала резкое увеличение этой активности.
Это говорит о том, что плевок кобры со временем увеличивает количество PLA2 в своем яде, что делает уже присутствующие цитотоксины гораздо более эффективными в качестве индуктора боли. Тройная независимая эволюция плевков каждый раз сопровождалась одними и теми же сложными синергетическими изменениями в составе яда.
Могли ли предки человека вызвать эту эволюцию?
Выплевывание яда — уникальное поведение, характерное только для небольшой группы близкородственных видов змей.
Этот вид защиты, должно быть, был вызван очень сильным избирательным давлением. Мы считаем, что несколько факторов делают предков человека наиболее вероятным селективным агентом.
Тайны плюющейся кобры.Многие приматы превентивно убивают змею, если чувствуют угрозу, часто используя метательное оружие или инструменты, такие как камни и палки. Хотя они не всегда могут быть смертельными, они могут нанести серьезный ущерб. Двуногие гоминины, предки человека, ходившие на двух ногах с освобожденными передними конечностями, почти наверняка представляли еще большую угрозу на расстоянии по сравнению со своими четвероногими родственниками. Это требует дальней защиты от их змееподобных врагов, таких как плевки.
Время эволюции ядовитого плевка совпадает с ключевыми датами эволюции ранних предков человека.
Появление плевков у африканских кобр произошло примерно в то же время, что и отделение гомининов от линии шимпанзе и бонобо, примерно 7 миллионов лет назад. Эволюция плевков у азиатских кобр произошла одновременно с прибытием Homo erectus в Азию около 2,5 миллионов лет назад.
Читать далее: Почему змеи выделяют яд? Исследование показывает, что не для самообороны
Кроме того, окаменелости клыков плюющейся кобры были обнаружены в древних стоянках гоминидов, таких как колыбель человечества в Африке. Текущие доказательства являются косвенными, а это значит, что нам нужно больше доказательств. Однако выплевывание яда в ответ на топтание стадными животными или на добычу птиц или млекопитающих поддерживается гораздо меньше.
Дополнительные окаменелости могут подтвердить или опровергнуть нашу гипотезу. В частности, обнаружение окаменелых останков плюющихся кобр, которые предшествовали расхождению между гомининами и шимпанзе, опровергло бы нашу гипотезу.
Если тенденция наших далеких предков нападать на змей камнями или палками действительно вызвала эволюцию специфической защитной адаптации у змей, которая сохраняется и по сей день, нам следует задуматься о своем месте в истории Земли. Вместо того, чтобы быть отдельной линией, наши человеческие предки могли оказать прямое влияние на эволюцию этих животных.
Экваториальная плюющаяся кобра — Naja sumatrana
Семейство: ELAPIDAE
Виды: Naja sumatrana
Максимальный размер: 1,6 метра
Экваториальный плевок Кобра, или Суматранская кобра,
В Сингапуре, где его называют Черным плевком
Кобра часто встречается в зеленых пригородах и иногда в жилых домах с высокой плотностью застройки.
поместья. В неактивном состоянии эти змеи могут укрыться в более прохладном, защищенном месте.
местах, например, за бытовым беспорядком в саду или в полостях за
открытые водостоки и садовые стены.
Это очень ядовитый вид, с которым следует обращаться с осторожностью. Обычно эта змея предпочитает избегать конфронтации и не считается «агрессивны», какими бы крупными взрослыми они ни были стоять прямо, раскрывать капюшон и громко шипеть, если чувствует угрозу. Если предполагаемый нападающий не отступает от этой угрозы отображать змею затем попытается распылить яд в глаза своего мучителя. Если только такое яд вымывается сразу, необратимое повреждение тканей вокруг глаза может произойти. Отравление через укус этого вида может привести к смерти.
На большей части Малайского полуострова и Борнео эта змея имеет цвет от черного до голубовато-черного, с
бледные отметины в области горла, особенно у молодых особей. В других частях
Малайского полуострова, особенно в северных районах, на Суматре и
на соседних островах вид имеет коричневый цвет.
Тело толстое, хвост короткий. Голова отличается от шеи и морда закруглена.
Das (2010) описывает этот вид как ночной, однако в Сингапуре он кажется почти исключительно дневным. Добычей являются крысы, мыши и некоторые видов земноводных, в частности Азиатская жаба.
Этот вид встречается в Южном Таиланде, на полуострове Малайзия, в Сингапуре, Суматра, архипелаг Риау, Борнео и часть южных Филиппин.
Рис. 1: Этот полностью взрослый образец размером около 1,5 метра был
загнанный в угол под какой-то лестницей — тут же раскрыл капюшон и зашипел
громко во впечатляющем отображении угроз.
Рис. 2 и 3: Однометровый экземпляр пытается согреться на солнце, на пасмурный день..
Рис. 4 и 5: Взрослый экземпляр, охотящийся за добычей среди невысокой травы и
листовой опад. Он провел несколько минут с головой в дыре, вероятно,
обнаружив ящерицу, лягушку или грызуна.