Jeśli zostaniesz ukąszony przez skorpiona z kory, najbardziej jadowitego skorpiona w Ameryce Północnej, poczujesz coś w rodzaju intensywnego, bolesnego wstrząsu spowodowanego porażeniem prądem. Chwilę po tym, jak stworzenie wywraca ogonem i wstrzykuje jad w skórę, do intensywnego bólu dołączy drętwienie lub mrowienie w części ciała, która została ukąszona, i możesz odczuwać duszność. Wpływ tego jadu na niektóre osoby - małe dzieci, osoby starsze lub osoby dorosłe z upośledzonym układem odpornościowym - może nawet wywołać pienienie w jamie ustnej, objawy podobne do napadów, porażenie i potencjalnie śmierć.
Żądło skorpiona z kory może być śmiertelne - ale jeden z jego drapieżników, mysz konika polnego, jest niewrażliwy zarówno na ból, jak i paraliżujące działanie jadu. Zdjęcie dzięki uprzejmości Matthew i Ashlee Rowe
Oparta na wielkości ciała cztero-calowa owłosiona mysz konik polny powinna umrzeć w ciągu kilku minut od ugryzienia - dzięki jadowi skorpiona, który powoduje przejściowy paraliż, mięśnie, które pozwalają myszy oddychać, powinny się zamknąć, co prowadzi do uduszenia - więc można by pomyśleć, że gryzoń uniknie skorpionów za wszelką cenę. Ale jeśli umieścisz mysz i skorpiona w tym samym miejscu, reakcja gryzonia jest uderzająco bezczelna.
Jeśli zostanie ugryziony, gryzoń długości czterech cali może odskoczyć na chwilę z zaskoczenia. Następnie, po krótkiej przerwie, rozpocznie zabijanie i pochłonie skorpiona kawałek po kawałku:
To drapieżne zachowanie nie jest wynikiem niezwykłej wytrzymałości. Jak niedawno odkryli naukowcy, mysz wyewoluowała szczególnie przydatną adaptację: jest odporna zarówno na ból, jak i na działanie paraliżujące, które powodują, że jad skorpiona jest tak toksyczny.
Chociaż naukowcy od dawna wiedzieli, że mysz, pochodząca z pustyń amerykańskiego południowego zachodu, żeruje na szeregu nietoksycznych skorpionów, „nikt tak naprawdę nigdy nie zapytał, czy atakują i zabijają naprawdę toksyczne skorpiony”, mówi Ashlee Rowe ze stanu Michigan Uniwersytet, który kierował nowym badaniem opublikowanym dzisiaj w Science .
Aby to zbadać, Rowe odwiedził pustynię w pobliżu gór Santa Rita w Arizonie i zebrał wiele myszy i skorpionów. Po powrocie do laboratorium, kiedy wraz z kolegami umieściła oba zwierzęta w tym samym zbiorniku, zobaczyły, że myszy pożerały skorpiony z apetytem i najwyraźniej były nieprzepuszczalne dla ich toksycznych sznurków, nie wykazując później żadnych oznak zapalenia ani porażenia. Nawet bezpośrednio wstrzyknęli jad innym myszom w celu dalszego potwierdzenia, że nie miało to na nie wpływu fizjologicznego.
Pozostało jednak pytanie, czy myszy były po prostu odporne na paraliżujące działanie jadu, czy też nie były w stanie odczuwać bólu w wyniku użądlenia. „Widziałbym, jak myszy pieką, a one po prostu troszkę się opalają i zdmuchują” - mówi Rowe. Po rozmowie z ludźmi, którzy zostali ukąszeni, i usłyszała, jak bardzo to bolało, wysunęła hipotezę, że łagodna reakcja myszy wskazuje, że są odporni na sam ból.
Współpracując z Yucheng Xiao i Theodore Cummins z Indiana University, dokładnie zbadała struktury fizyczne łączące neurony czuciowe (przenoszące bodźce zewnętrzne, takie jak ból) z ośrodkowym układem nerwowym (gdzie odczuwa się ból). „Istnieją duże, długie neurony, które rozciągają się od dłoni i stóp aż do rdzenia kręgowego i są odpowiedzialne za pobieranie informacji ze środowiska i wysyłanie ich do mózgu”, mówi.
Niesamowicie, komórki nerwowe związane z interfejsem między tymi dwoma systemami mogą dalej normalnie funkcjonować, gdy zostaną usunięte z myszy, jeśli zostaną odpowiednio zachowane i hodowane w pożywce. W rezultacie jej zespół był w stanie przyjrzeć się mechanizmom kontrolującym przepływ sygnałów między neuronami czuciowymi a rdzeniem kręgowym - strukturami znanymi jako kanały jonowe - i sprawdzić, czy te obecne u myszy koników polnych działały inaczej niż u myszy domowych, gdy narażony na jad skorpiona.
Odkryli, że u myszy domowych jad powoduje, że kanał znany jako Nav1.7 przechodzi przez sygnał, powodując odczuwanie bólu. U myszy koników polnych stało się jednak coś nieoczekiwanego: nadejście jadu nie spowodowało zmiany aktywności Nav1.7, ponieważ białka wytwarzane przez inny kanał jonowy, znany jako Nav1.8, wiązały się z cząsteczkami jadu i czyniły je bezużytecznymi. W rzeczywistości reakcja ta wywołała ogólny efekt odrętwienia całego układu przenoszenia bólu u myszy, pozostawiając zwierzęta czasowo niezdolne do odczuwania wszelkiego rodzaju bólu, w tym tych niezwiązanych z jadem skorpiona.
Naukowcy przyjrzeli się także genetyki leżącej u podstaw, sekwencjonując geny odpowiadające tym alternatywnie zbudowanym kanałom jonowym, co pozwoli im zbadać specyficzne tło ewolucyjne tej niezwykłej adaptacji. Teoretycznie zachęty dla gatunków myszy rozwijających odporność na toksyny skorpiona wydają się oczywiste: nocny gryzoni żywi się wszelkiego rodzaju skorpionami, więc jeśli nie będzie w stanie wizualnie odróżnić tych, które są łagodne i toksyczne, będzie wrażliwy na poważne konsekwencje, jeśli będzie wrażliwy do jadu. „W końcu śmierć jest dość silną presją selekcyjną”, zauważa Rowe.
Ale z drugiej strony ból odgrywa kluczową rolę ewolucyjną, informując organizm, gdy jest w niebezpieczeństwie. Niektóre inne gatunki są znane z tego, że ewoluują oporność na określone toksyny (na przykład węże podwiązkowe są odporne na toksyny wytwarzane przez traszki o szorstkiej skórze), ale wszystkie te przykłady dotyczą odporności na toksyny, które mogą zabijać, ale w rzeczywistości nie powodują ból.
Zatem fakt, że myszy koniki polne wyewoluowały na samą odporność na ból, jest nowy - i prawdopodobnie wynika z bardzo specyficznego zestawu okoliczności ewolucyjnych. Jednym ważnym aspektem jest to, że skorpiony z kory stanowią znaczną część diety myszy, co prowadzi do częstych interakcji między tymi dwoma organizmami. Dodatkowo, mówi Rowe, „mechanizm jest specyficzny dla samego jadu, więc nie zagraża ogólnym ścieżkom bólu myszy.” W rezultacie mysz nadal jest w stanie wykryć inne źródła bólu (zaraz po tym, jak zostało ugryziony przez skorpiona), a zatem będzie wiedział, kiedy napotka niepowiązane bolesne niebezpieczeństwa.
