Секрет змей раскрыт: почему они могут не есть месяцами

Змеи способны неделями, а иногда и месяцами не есть, оставаясь активными и жизнеспособными. Долгое время это считалось одной из самых загадочных особенностей их биологии. Теперь учёные приблизились к объяснению этого феномена, обнаружив неожиданный генетический механизм, лежащий в основе экстремального голодания. Об этом сообщается в журнале Royal Society Open Biology.

Потерянный "гормон голода"

Международная группа исследователей выяснила, что у змей отсутствуют гены, отвечающие за выработку грелина — гормона, который у большинства позвоночных регулирует аппетит, пищеварение и накопление жира. Этот гормон широко распространён в животном мире: он есть у рыб, амфибий, птиц и млекопитающих. Однако анализ показал, что змеи утратили способность его синтезировать.

Аналогичную особенность учёные обнаружили у хамелеонов и у группы пустынных ящериц, известных как агамы-жабки, которые тоже могут долго обходиться без пищи. Такое совпадение указывает на то, что подавление грелина может быть ключевой адаптацией к длительным периодам голодания и связано с более широкими процессами эволюции обмена веществ.

"Я отдаю должное исследователям за то, что они углубились в данные, которые были у всех нас перед глазами, включая меня самого", — отметил геномист Техасского университета в Арлингтоне Тодд Касто, не участвовавший в работе.

Почему отсутствие грелина — это необычно

Когда грелин был открыт почти 30 лет назад, его рассматривали как потенциальную мишень для борьбы с ожирением. Со временем стало ясно, что его роль гораздо сложнее: он участвует в тонкой гормональной сети, регулирующей баланс энергии.

Именно поэтому утрата грелина у целых групп позвоночных выглядит столь необычной. По словам Касто, тот факт, что рептилии неоднократно "отказывались" от этого гормона в ходе эволюции, можно назвать по-настоящему примечательным.

Генетический анализ рептилий

В новом исследовании эволюционный биолог Руи Резенде Пинто из Университета Порту и его коллеги сосредоточились на видах, способных к длительному голоданию. Учёные проанализировали геномы 112 видов рептилий. У змей, хамелеонов и агам-жабок гены грелина либо полностью отсутствовали, либо были настолько повреждены мутациями, что больше не могли выполнять свою функцию.

При этом степень "разрушения" генов различалась между семействами змей. У удавов и питонов они ещё угадывались, а у гадюк, кобр и их родственников от них почти ничего не осталось.

"Мы получали фрагменты, лишь небольшие кусочки последовательности", — рассказал Пинто.

Ещё один утраченный элемент

Исследователи также изучили фермент MBOAT4, необходимый для активации грелина. Выяснилось, что он тоже отсутствует у тех же групп рептилий. Это усилило вывод о том, что утрата гормона и связанного с ним фермента была частью глубокой метаболической перестройки.

По мнению авторов, такая адаптация могла помочь хищникам, охотящимся из засады, перейти к режиму редких, но обильных приёмов пищи.

Энергия в режиме ожидания

Обычно грелин способствует преобразованию жира в энергию в периоды нехватки пищи. Без него рептилии, вероятно, лучше сохраняют жировые запасы и могут находиться в состоянии крайне низкой активности от нескольких месяцев до года. Отсутствие постоянных сигналов голода также снижает потребность в поиске пищи, что экономит энергию.

Способность долго оставаться неподвижными оказывается эволюционным преимуществом в условиях нестабильного доступа к добыче и перекликается с тем, как у разных животных закреплялись фундаментальные признаки эволюционного строения тела.

Значение для других видов

Это не первый случай, когда у змей, хамелеонов и агам обнаруживают необычные метаболические особенности. Ещё в 2009 году Касто и его коллеги описали крайне редкие мутации в митохондриях этих рептилий. Понимание того, как они перерабатывают пищу и жиры без грелина, может пролить свет на работу этого гормона у других животных, включая человека. Касто подчёркивает, что именно фундаментальные исследования, казавшиеся когда-то сугубо академическими, в прошлом приводили к созданию современных лекарств.

Пока практическое применение этих открытий неочевидно, но они показывают, насколько разнообразными могут быть пути эволюции обмена веществ. История змей и их "отказа от голода" напоминает, что даже базовые физиологические механизмы не являются универсальными для всех форм жизни.