Когда конусообразные улитки вонзают свои гарпуноподобные зубы в добычу, они вводят парализующий яд, состоящий из мощной смеси более 100 различных нейротоксинов, известных как конотоксины.
Гены, составляющие рецепты коктейлей с конотоксинами, являются одними из наиболее быстро развивающихся генов в животном мире, что позволяет этим улиткам постоянно совершенствовать свой яд, чтобы более точно воздействовать на нервно-мышечные системы своей добычи.
Исследователи U-M показали, что смесь нейротоксинов в яде конусообразной улитки варьируется от места к месту и более разнообразна в местах, где у улиток есть широкий спектр видов добычи.
Кроме того, они пришли к выводу, что наблюдаемые закономерности локальных вариаций конотоксинов, вероятно, связаны с естественным отбором.
Это важный вывод, потому что биологам часто трудно определить, являются ли вариации наблюдаемых признаков организма от места к месту – например, широкий диапазон размеров и форм клюва у зябликов Галапагосских островов, изученных Чарльзом Дарвином, – результат эволюции путем естественного отбора или какого-либо другого фактора, например репродуктивной изоляции популяции животных или растений.
Кроме того, исследователи U-M смогли напрямую воздействовать на гены, ответственные за наблюдаемые паттерны конотоксинов. Документ, обобщающий работу, планируется к онлайн-публикации в журнале Proceedings of the Royal Society B 18 марта.
«Различия в составе яда, которые мы наблюдали, соответствуют различиям в добыче, и большее разнообразие яда используется для захвата большего количества видов добычи», – сказал первый автор Дэн Чанг, ранее докторант кафедры экологии и эволюционной биологии Университета штата Вашингтон. теперь доктор наук в Калифорнийском университете в Санта-Крус.
«Наши результаты показывают, что разнообразие жертв влияет на эволюцию генов хищников, и подразумевают, что эти хищники развивают более разнообразный репертуар яда, чтобы эффективно подчинять более широкий спектр видов добычи», – сказал Чанг.
В исследовании участвовал распространенный вид тропической улитки-червя-конуса Conus ebraeus, собранный на Гавайях, Гуаме и Американском Самоа. Эти улитки имеют длину около дюйма и широко известны как улитки-конусы на иврите.
Их раковины белые с черными прямоугольными отметинами, которые образуют характерный шахматный узор.
Исследователи охарактеризовали паттерны генетической изменчивости пяти токсиновых генов в C. улитки ebraeus из трех мест.
Они также собрали образцы фекалий улиток, чтобы определить типы червей, которых они ели.
«Мы продемонстрировали, что гены яда, используемые для хищничества, сильно зависят от местных вариаций разнообразия добычи и географической неоднородности состава добычи», – сказал Чанг. "Однако не все гены конотоксинов затрагиваются одинаково, что означает, что эти гены могут иметь разные функциональные роли и пути эволюции."
Другие авторы UM – Томас Дуда и Эми Олензек. Исследование финансировалось грантом Национального научного фонда Дуде, адъюнкт-профессору кафедры экологии и эволюционной биологии и младшему куратору Зоологического музея Университета штата Нью-Йорк.