Яды рептилий и млекопитающих имеют общее происхождение

Яды рептилий и млекопитающих представляют собой смеси белков, причем каждый белковый компонент, как правило, кодируется специфическим локусом. В состав яда рептилий, а также бурозубок из рода Blarina и щелезубов из рода Solenodon входят калликреин-подобные сериновые протеазы. Принято считать, что у рептилий и млекопитающих превращение калликреин-подобных (KLK-подобных) протеаз в компоненты ядов произошло независимо в результате конвергентной эволюции. Однако в новой работе, опубликованной в BMC Biology, международная группа ученых показала, что в действительности KLK-подобные сериновые протеазы рептилий и млекопитающих произошли от одного генетического локуса.

Авторы работы изучили геномную организацию локусов, кодирующих KLK-подобные сериновые протеазы, у млекопитающих, амфибий и рептилий. У млекопитающих гены, кодирующие тканевые калликреины (TLK), собраны в один кластер, а у рептилий разбросаны по двум-трем соседним кластерам. Во всех случаях эволюция ядов сопровождалась увеличением локусов, кодирующих компоненты ядов.

Филогенетический анализ показал, что TLK произошли от двух групп анионных трипсинов, общих для рептилий, земноводных и рыб. После этого TLK разделились на две линии. KLK-подобные протеазы змей и три группы KLK млекопитающих формируют одну монофилетическую группу, сестринскую по отношению ко всем остальным KLK. Таким образом, KLK-подобные протеазы рептилий и млекопитающих имеют общее происхождение.

Авторы исследования также показали, что эволюция ядов и у рептилий, и у млекопитающих сопровождалась увеличением копийности генов, кодирующих ядовитые полипептиды, а также, в ряде случаев, увеличением частоты несинонимичных замен. Примечательно, что сериновые протеазы, которые могут образовать токсины, присутствуют в слюне и у ряда видов, которые не считаются ядовитыми, что делает границу между ядовитыми и неядовитыми животными более размытой.