Гремучая змея Мохаве, живущая в пустынях на юго-западе Соединенных Штатов и в центральной части Мексики, характеризуется своим смертоносным ядом, который может либо закрыть ваше тело, либо ослабить ваши внутренние органы. Исследователи Клемсонского университета говорят, что зависит от того, где вы находитесь.

Основываясь на документации по укусам змей от гремучих змей Мохаве еще в 1920-х годах, считалось, что эти страшные гадюки питаются только нейротоксическим ядом , смесью ферментов и пептидов, которая разрушает нейроны и парализует нервную систему. Тем не менее, несколько случаев были необычно разными, у пациентов наблюдались такие симптомы, как повреждение тканей, дезориентация и проблемы со свертыванием крови. После нескольких десятилетий исследований ученые позже приписали эти симптомы второму типу яда у гремучей змеи Мохаве: геморрагическому, который действует, разрушая ткани в теле.

Чтобы выяснить, какой тип яда встречается, герпетологи — любители амфибий и рептилий — собирали данные о гремучих змеях Мохаве на юго-западе. Однако только в недавней публикации постдокторского исследователя Клемсонского научного колледжа Джейсона Стрикленда и профессора биологических наук Кристофера Паркинсона степень распространения была лучше понята. Их результаты показывают своеобразную изменчивость вида.

«До этой статьи сообщество« герпеса »считало, что геморрагический яд действительно редок и был только в одном месте в Аризоне и одном месте в Мексике, но мы показываем, что он обнаружен в нескольких местах на всем протяжении распространения змеи», — сказал Стрикленд. «Было несколько случаев, когда у людей в нашей выборке были оба типа яда, которые, по нашим данным, являются гибридами».

Это сохранение нескольких типов ядов в пределах одного вида бросает вызов ожиданиям науки. Принципы естественного отбора — выживание наиболее приспособленных «, как это общеизвестно — предсказывают, что один из типов яда будет фиксироваться, а другой медленно уменьшаться в течение нескольких поколений. Выигрывающий яд зависит от того, какой тип — геморрагический или нейротоксичный — лучше всего подходит для гремучей змеи Мохаве, так как он охотится за добычей в засушливой пустыне, но это не то, что происходит.

Это открытие стало более специфичным благодаря результатам исследования, проведенного летом 2018 года , в ходе которого были обнаружены четыре генетически отличных линии гремучих змей Мохаве по всей юго-западной части США и в центральной части Мексики, а также свидетельство того, что линии размножаются друг с другом. Погружаясь глубже в естественный отбор, этот обмен генами среди гремучих змей Мохаве должен был уменьшить генетическое разнообразие между их линиями, эффективно гомогенизируя типы ядов до самых подходящих правил.

«С эволюционной точки зрения это ненормально. Это не то, что вы ожидаете», — сказал Стрикленд. «Поток генов должен предотвращать такое большое изменение. Но даже с учетом количества потоков генов, которое мы находим в этих популяциях, отбор достаточно силен, чтобы поддерживать эти конкретные типы ядов в очень локальной среде».

«То, что мы смогли показать, это то, что существуют локальные оптимумы. В Техасе тип нейротоксического яда кажется оптимальным для этого вида. Но если мы пойдем на юг, в Мексику или около Феникса, что-то в природе изменится, где местный оптимум требует другого типа яда », — сказал Паркинсон, который проводит совместное назначение в Университете Клемсона в Колледже сельского хозяйства, лесного хозяйства и естественных наук, Департамент лесного хозяйства и охраны окружающей среды.

Роль общественности в научном процессе

Открытие потребовало широкого исследовательского сотрудничества между основными исследователями и студентами в пяти лабораториях в США и Мексике, в дополнение к почти 100 ученым-гражданам, которых Стрикленд и его коллеги собирали через социальные сети и сети. В целом, исследователи собрали 216 гремучих змей Мохаве для своего исследования в Калифорнии, Аризоне, Нью-Мексико, Техасе и Мексике. Оказывается, сообщество «герпеса» является сильным, и каждый день любители змей стремятся помочь исследователям в улучшении видов змей.

Команда встретилась с некоторыми из этих «герпесов» на ежегодной конференции в Западном Техасе под названием «SnakeDays», проводимой энтузиастом Джеффом Адамсом, которая объединяет граждан, интересующихся рептилиями, а также ученых, сотрудников правоохранительных органов, занимающихся охраной прав рыбы и дикой природы, и фотографов «герпеса», чтобы отметить это событие. и собрать деньги для сохранения дикой природы.

« Полагаясь на людей из SnakeDays , то, что потребовало бы Джейсону и Крису 10–20 лет для обучения, было завершено всего за несколько лет», — сказал Адамс. «Для научных работников гораздо эффективнее полагаться на граждан за пределами их исследовательских границ, потому что граждане знают больше о поиске местной флоры и фауны. Это также экономически эффективно. Гражданская наука снижает стоимость исследовательских проектов, так что такие исследователи, как Джейсон и Крис может лучше использовать свое финансирование «.

Это аспект науки гражданина, а также «образовательный аспект аспирантов и постдоков, работающих за границей», который Паркинсон отбирает из этого исследования.

«Наука действительно важна, без сомнения, но совместные исследования и гражданские науки настолько важны, чтобы продвигать науку вперед. Это уже не просто какой-то увлеченный академик, сидящий в комнате, а о том, как исследования влияют на людей», — сказал Паркинсон.

Ядовитый вид с клиническим значением

Менее 1 процента населения США укушается ядовитой змеей каждый год, и еще меньше умирает от их симптомов. Для немногих несчастных людей, которые укушены, знание распределения гремучей змеи Мохаве может привести к лучшим результатам лечения. Если врачи знают, какой тип яда сохраняется в их регионе, они могут назначить правильное лечение более стратегически.

«Эти авторы опубликовали самое обширное исследование одной из наиболее важных с медицинской точки зрения змей в Северной Америке, открывая провокационные новые перспективы и удивительные новые открытия», — сказал Шон Буш, клинический герпетолог из Университета Восточной Каролины. «Эта работа дает понимание того, как и почему меняется яд, что клинически превращается в основу для разработки противоядия, выбора лекарств и специализированного медицинского лечения укуса змеи».

Для ученых исследования команды указывают на то, что гремучая змея Мохаве является очаровательной модельной разновидностью для популяционной генетики и эволюционных исследований. Связано ли это с добычей, окружающей средой или диетическим сдвигом в ходе развития, почему гремучая змея Мохаве бросает вызов предсказаниям науки? Какой механизм?

Будущие исследования в лаборатории Паркинсона направлены на рассмотрение этих вопросов путем изучения эволюции яда у видов змей Нового Света.