Американские мохнатые гусеницы защищаются от хищников токсином, гены которого пришли к ним от бактерий.
В Северной и Южной Америке живут крупные пушистые бабочки мегалопигиды, или фланелевые моли. Гусеницы у этих бабочек тоже весьма крупные и весьма пушистые — со стороны может показаться, что к вам ползёт не гусеница, а ком шерсти. Кому-то они покажутся устрашающими, кому-то очень милыми, но трогать их в любом случае не нужно: в шерсти гусениц прячутся полые волоски с ядом. Яд опасен для человека: во-первых, будет больно, во-вторых, начнётся воспаление, которое продлится несколько дней; для некоторых эти несколько дней пройдут с головной болью и тошнотой. В целом симптомы отправления напоминают анафилактический шок; если у человека есть какие-то особенности в иммунной системе, попытка погладить гусеницу может закончиться очень плохо. Неудивительно, что птенцы некоторых птиц имитируют внешний вид и поведение гусениц фланелевых молей.
Однако, как именно устроена их ядовитость, до сих пор было известно мало. И вот сейчас сотрудники Квинслендского университета внимательно изучили гусениц двух фланелевых молей, Megalopyge opercularis и Megalopyge crispata, и описали результаты своих исследований в PNAS. Яд выделяют специальные секреторные клетки, которые лежат под кутикулой и соединены канальцами с ядовитыми шипами. Но главные сюрпризы оказались не в анатомии гусениц, а в том, каким ядом они пользуются. Это белки, которые в прямом смысле делают дыры в клеточных мембранах. Только они не просто пробивают отверстия, а образуют сложный кольцеобразный комплекс, который встраивается в мембрану и держит дыру в ней открытой. Через пору из клетки и в клетку начинают бесконтрольно проникать разные вещества, что и служит причиной боли и других неприятных физиологических эффектов.
Такого яда нет ни у каких других насекомых, но зато нечто похожее есть у рыб, некоторых медуз, губоногих многоножек, бактерий. Собственно, от бактерий бабочки его и получили: по мнению исследователей, у далёких предков фланелевых молей случился горизонтальный перенос генов от бактерий к ним. Горизонтальный перенос генов очень распространён среди бактерий и архей — в том смысле, что разные бактерии и археи могут получать ДНК не по наследству, не по вертикали от предков к потомкам, а горизонтально, друг от друга. Существуют разные механизмы горизонтального переноса, но, так или иначе, ген «осваивается» на новом месте и начинает работать на благо нового хозяина.
Что до других живых существ, то ещё совсем недавно считалось, что у них горизонтальный перенос генов случается очень и очень редко, если вообще случается. Но потом бактериальные гены стали обнаруживаться у грибов, растений и даже у человека; фланелевые моли стали ещё одним примером такого рода. Можно предположить, что горизонтальный перенос от бактерий к бабочкам случился тогда, когда в их клетках жил какой-то бактериальных симбионт или, наоборот, патоген, от которого удалось избавиться — механизмы тут можно придумать разные.
Есть и более странные случаи: например, два года назад мы писали о горизонтальном переносе, который случился между растениями и насекомыми. Перенос от бактерий представить легко, перенос между разными эукариотами уже сложнее, однако табачные белокрылки, видимо, именно так и обзавелись геном, который когда-то принадлежал растениям, а сейчас защищает белокрылок от растительных токсинов.
Автор: Кирилл Стасевич