В наших статьях серии «Ядовитые амфибии» ( «Самая ядовитая лягушка» и «Загадочные алкалоиды древолазов») мы познакомили читателей с лягушками, относящимися к семейству древолазов (Dendrobatidae) и способными накапливать высокие дозы токсичных веществ в коже. При этом древолазы сами не синтезируют ядовитые алкалоиды, а получают их вместе с естественной пищей - муравьями, клещами, жуками и многоножками. Ряд алкалоидов попадает от насекомых к лягушкам в неизменном виде, накапливаясь у последних в кожных секреторных железах и защищая нового хозяина.

Группа исследователей из США, Эквадора и Панамы¹ обратили внимание, что родственные группы видов древолазов, происходящие от общего предка (в систематике такие группы называются клады (clade)) и живущие в сходных условиях, резко различаются по способности накапливать токсичные для врагов вещества и, соответственно, окраске. Ядовитые виды (например, древолаз пумилио (Oophaga pumilio, Рис. 1)) имеют яркую предостерегающую окраску, тогда как незащищённые лягушки, такие как, например, Hyloxalus awa, (Рис. 2), окрашены в маскирующие цвета. Учёные решили выяснить, каким образом при сходном рационе одни лягушки накапливают токсичные алкалоиды, а другие – нет.

Для начала, учёные проверили, действительно ли в тканях и органах незащищённых видов древолазов отсутствуют ядовитые вещества. Анализ был проведён с использованием высокочувствительного метода газовой хроматографии и масс-спектрометрии, позволяющего обнаружить и идентифицировать очень незначительные количества материала. В результате, алкалоиды были найдены в тканях почти всех «химически незащищённых» древолазов, хотя их количество было намного меньшим, чем у ярко окрашенных ядовитых видов. Учёные предположили, что незащищённые лягушки пассивно получают небольшие количества алкалоидов вместе с пищей – муравьями, жуками, клещами и многоножками.

Очевидно, что это стало отправной точкой эволюции ядовитых видов, которые впоследствии научились транспортировать и накапливать высокие концентрации ядовитых веществ в своей коже (а иногда и видоизменять их), параллельно сменив защитную окраску на яркую предостерегающую, сигнализирующую – не тронь меня, я опасен! Кроме того, ядовитым лягушкам пришлось стать устойчивыми к собственным токсинам, что потребовало значительных физиологических и биохимических изменений, в первую очередь, в структуре ионных каналов. Тем не менее, очевидно, что выгода для выживания вида в этом случае превышает затраты. Всего в семействе древолазов выделили три группы видов, независимо получивших такие способности (Рис. 3).

Дальнейшее изучение ядовитых и неядовитых видов древолазов поможет понять структуру и функционирование молекулярных и физиологических механизмов, обеспечивающих транспортировку и накопление алкалоидов в коже амфибий, а также обеспечивающих их устойчивость к высокотоксичным молекулам.