Ptakopyzi jsou stejně jedovatí jako hadi a pavouci / R&D. CNews

Ptakopysk je velmi zvláštní zvíře. Klade vajíčka, má jedovaté ostruhy, detekuje elektrické signály a je zcela bezzubý, ale má zobák. Protože ptakopyska v přírodě není tak snadné spatřit, sestavili jsme galerii fotografií těchto neobvyklých zvířat.

Když byla kůže ptakopyska na samém konci 18. století poprvé přivezena do Anglie, vědci si zpočátku mysleli, že jde o něco jako bobra s přišitým kachním zobákem. V té době asijští taxidermisté vyrobili spoustu podobných chimérických řemesel (nejznámějším příkladem je mořská panna z Fidži). Poté, co se zoologové konečně přesvědčili, že zvíře je skutečné, nemohli se další čtvrt století rozhodnout, kdo ho zařadit mezi savce, ptáky nebo dokonce samostatnou třídu zvířat. Zmatek britských vědců je zcela pochopitelný: ptakopysk může být savec, ale je to velmi zvláštní savec.

Za prvé, ptakopysk, na rozdíl od normálních savců, klade vajíčka. Tato vejce se množstvím žloutku a typem dělení zygoty (což souvisí právě s množstvím žloutku) podobají vajíčkům ptáků a plazů. Na rozdíl od ptačích vajec však vejce ptakopyska tráví více času uvnitř samice než venku: uvnitř téměř měsíc a venku asi 10 dní. Když jsou vejce venku, samice je „inkubuje“ a stočí se kolem snůšky. To vše se děje v hnízdě, které si samice postaví z rákosí a zanechá v hlubinách dlouhé plodiště. Malé ptakopysky líhnoucí se z vajíčka si pomáhají vaječným zubem – malým rohovým tuberkulem na zobáku. Takové zuby mají také ptáci a plazi: jsou potřeba k proražení skořápky vajíčka a odpadnutí brzy po vylíhnutí.

Za druhé, ptakopysk má zobák. Žádný jiný savec takový zobák nemá, ale také se vůbec nepodobá zobáku ptáků. Zobák ptakopyska je měkký, pokrytý pružnou kůží a natažený přes kostěné oblouky tvořené nahoře premaxilární kostí (u většiny savců je to malá kost, na které jsou umístěny řezáky) a dole dolní čelistí. Zobák je orgánem elektrorecepce: zachycuje elektrické signály generované kontrakcí svalů vodních živočichů. Elektrorecepce je vyvinuta u obojživelníků a ryb, ale ze savců ji má pouze delfín guajský, který stejně jako ptakopysk žije v zakalené vodě. Nejbližší příbuzní ptakopyska, echidny, mají také elektroreceptory, ale zjevně je nijak zvlášť nepoužívají. Ptakopysk používá svůj elektroreceptorový zobák k lovu, plave ve vodě a máchá jím ze strany na stranu při hledání kořisti. Nepoužívá zrak, sluch ani čich: jeho oči a ušní otvory jsou umístěny po stranách hlavy ve speciálních drážkách, které se při potápění uzavírají, stejně jako chlopně jeho nosních dírek. Ptakopysk se živí malými vodními živočichy: korýši, červy a larvami. Zároveň také nemá žádné zuby: jediné zuby v jeho životě (jen pár na každé čelisti) jsou opotřebované pár měsíců po narození. Místo toho na čelistech rostou tvrdé zrohovatělé pláty, kterými ptakopysk mele potravu.

Ptakopysk je navíc jedovatý. V tom už to ale není tak ojedinělé: mezi savci existuje několik jedovatějších druhů – někteří rejsci, outloni a outloni. Jed v ptakopysku je vylučován zrohovatělými ostruhami na zadních nohách, do kterých ústí vývody jedovatých stehenních žláz. Obě pohlaví mají tyto ostruhy v mladém věku, ale samice brzy odpadnou (totéž se mimochodem děje s ostruhami echidnas). U samců se jed vyrábí v období rozmnožování a při páření kopou ostruhami. Základ jedu ptakopyska tvoří proteiny podobné defensinům – peptidům imunitního systému savců určených k ničení bakterií a virů. Kromě nich jed obsahuje mnohem více účinných látek, které v kombinaci způsobují u pokousaného člověka intravaskulární srážení krve, proteolýzu a hemolýzu, uvolnění svalů a alergické reakce.

Nedávno bylo také zjištěno, že jed ptakopyska obsahuje glukagonu podobný peptid-1 (GLP-1). Tento hormon, produkovaný ve střevech a stimulující produkci inzulínu, se nachází u všech savců a obvykle je zničen během několika minut po vstupu do krevního řečiště. Ale ne ptakopysk! U ptakopyska (a echidny) žije GLP-1 mnohem déle, a proto vědci doufají, že jej v budoucnu bude možné použít k léčbě diabetu 2. typu, kdy běžný GLP-1 „nestíhá“ stimulovat syntézu inzulínu. .

Ptakopyskový jed může zabíjet malá zvířata, jako jsou psi, ale není smrtelný pro lidi. Způsobuje však silné otoky a nesnesitelnou bolest, která se vyvine v hyperalgezii – abnormálně vysokou citlivost na bolest. Hyperalgezie může přetrvávat několik měsíců. V některých případech nezabírá na léky proti bolesti, dokonce ani na morfin, a k úlevě od bolesti pomáhá pouze blokáda periferních nervů v místě kousnutí. Protijed také zatím neexistuje. Nejjistějším způsobem, jak se chránit před jedem ptakopysk, je proto dávat si na toto zvíře pozor. Je-li nevyhnutelná úzká interakce s ptakopyskem, doporučuje se ho zvednout za ocas: tuto radu zveřejnila australská klinika poté, co ptakopysk bodl amerického vědce, který se ho pokoušel studovat oběma svými ostruhami.

Dalším neobvyklým rysem ptakopyska je, že má 10 pohlavních chromozomů místo obvyklých dvou pro savce: XXXXXXXXXX u samice a XYXYXYXYXY u samce. Všechny tyto chromozomy jsou spojeny v komplex, který se v meióze chová jako jeden celek, takže samci produkují spermie dvou typů: s řetězci XXXXX a s řetězci YYYYY. Gen SRY, který se u většiny savců nachází na chromozomu Y a určuje vývoj těla podle mužského typu, se také v ptakopysech nevyskytuje: tuto funkci plní jiný gen, AMH.

Seznam podivností ptakopyska pokračuje ještě dlouho. Například ptakopysk má mléčné žlázy (koneckonců je to savec, ne pták), ale žádné bradavky. Novorozené ptakopysky proto jednoduše olizují mléko z matčina břicha, kam protéká rozšířenými kožními póry. Když ptakopysk chodí po souši, jeho končetiny jsou umístěny po stranách těla, jako u plazů, a ne pod tělem, jako u jiných savců. S touto polohou končetin (říká se jí parasagitální) se zdá, že zvíře neustále dělá kliky a vynakládá na to hodně síly. Proto není divu, že ptakopysk tráví většinu času ve vodě, a jakmile je na souši, raději spí ve své díře. Ptakopysk má navíc ve srovnání s ostatními savci velmi nízký metabolismus: jeho normální tělesná teplota je pouze 32 stupňů (přitom je teplokrevný a úspěšně udržuje tělesnou teplotu i ve studené vodě). Konečně ptakopysk tloustne (a hubne) ocasem: právě tam si stejně jako vačnatý tasmánský čert ukládá tukové zásoby.

Není divu, že vědci museli zařadit zvířata s tolika zvláštnostmi, stejně jako jejich stejně bizarní příbuzné – echidny – do samostatného řádu savců: vejcorodé nebo monotremy (druhé jméno je způsobeno skutečností, že jejich střeva, vylučovací a reprodukční systémy se otevírají do jediné kloaky). Toto je jediný řád infratřídy kloaky a kloaka je jedinou infratřídou podtřídy Prototheria. Prvotřídní šelmy jsou kontrastovány se zvířaty (Theria) – druhou podtřídou savců, která zahrnuje vačnatce a placenty, tedy všechny savce, kteří nekladou vajíčka. Prvozvěři jsou nejstarší větví savců: oddělili se od vačnatců a placenty asi před 166 miliony let a ve stáří nejstarší monotrémní fosílie Steropodon (Steropodon galmani), nalezený v Austrálii, je starý 110 milionů let. Monotremes přišel do Austrálie z Jižní Ameriky, kdy oba tyto kontinenty byly součástí Gondwany.

Ptakopysky dnes žijí v malých řekách a rybnících ve východní Austrálii a Tasmánii. Až do začátku 20. století byli loveni pro kožešinu, ale pak byl vytvořen systém rezervací na jejich ochranu a nyní se ptakopyskům daří relativně dobře – i když kvůli znečištění vod a ničení biotopů se jejich areál stále více stává roztříštěný. Ptakopysky jsou noční a většinu času tráví buď ve vodě, nebo spí, takže vidět je ve volné přírodě není vůbec jednoduché. Ale můžete vidět jejich fotografie.

Ptakopysky vypadají velmi roztomile a dokonce i trochu jako zvířátka na hraní, ale tento dojem je klamný – produkují jed, který obsahuje více než 80 různých toxinů.

14.10.2010, čt, 11:09, moskevského času

Ptakopysky vypadají velmi roztomile a dokonce i trochu jako zvířátka na hraní, ale tento dojem je klamný – produkují jed, který obsahuje více než 80 různých toxinů.

Studie genů kódujících složení jejich jedu odhalila překvapivou podobnost mezi ptakopyskem a jinými jedovatými zvířaty, jako jsou hadi, ještěrky, hvězdice a mořské sasanky.

Stejně jako oči, ploutve a křídla, které se vyvíjely nezávisle v mnoha liniích živých organismů, se jed ptakopyska zdá být příkladem toho, co je známé jako konvergentní evoluce, říká Wesley Warren, genetik z University of Washington v Missouri, který vedl výzkum.

Jed ptakopyska dokáže zabít i malé zvíře, jako je pes

Ptakopysk je polovodní savec řádu monotreme, původem z Austrálie, a je jedním z mála savců, kteří produkují jed. Mladé ptakopysky obou pohlaví mají na zadních nohách začátky rohových ostruh. U samic odpadávají do jednoho roku, ale u samců pokračují v růstu a v době pohlavní dospělosti dosahují délky 1,2-1,5 cm. Každá ostruha je spojena kanálkem s femorální žlázou, která v období páření produkuje komplexní „koktejl“ jedů. Samci používají při páření ostruhy. Jed ptakopyska může zabít dinga nebo jiné malé zvíře. Pro člověka není fatální, ale podle zkušených způsobuje pekelná muka.

Tak popisují australští lékaři stav 57letého muže, který se při rybaření pokusil chytit ptakopyska. Bolest byla tak silná, že začal ztrácet vědomí, a mnohem větší než šrapnel, který utrpěl, když sloužil v armádě. Ibuprofen a morfin nezmírnily pacientovo utrpení a poraněný prst otékal a bolel déle než čtyři měsíce.

Pokusy zjistit, jaké látky způsobují takové utrpení, se zaměřily na identifikaci proteinů v extraktu jedu. Výsledky identifikovaly tři nejběžnější složky, ale Warrenův tým věří, že když se podíváme na složení jedu na hlubší úrovni, mohlo by být možné detekovat i molekuly jiných látek.

Jeho tým izoloval mRNA z femorální žlázy samce ptakopyska zabitého psem během vrcholu období páření. Aby vědci identifikovali složky jedu, hledali geny, které se nenacházejí v jiných tkáních ptakopyska a které byly podobné genům kódujícím jed u jiných zvířat. Studie identifikovala 83 genů kódujících 13 různých skupin toxinů, které mohou způsobit horečku, poškození nervů, záchvaty a srážení krve. Například ptakopysk produkuje 26 různých typů serinových proteáz, které se také nacházejí v jedu většiny hadů, a 7 genů, které kódují složení jedu podobné neurotoxinu produkovanému pavouky (alfa-latroxin).

Studie jedu ptakopyska ukazují, že konvergentní evoluce genů, které jsou za něj zodpovědné, je rozšířená. Warren si myslí, že k tomu dochází, když se geny, které provádějí rutinní úkoly, jako je srážení krve, začnou nezávisle duplikovat v různých živočišných druzích, kde si vyvinou schopnost vykonávat další funkce.

V důsledku toho různá zvířata používají stejné geny k produkci jedu, protože pouze proteiny kódované těmito geny mohou sloužit jako materiál pro jedovatou směs.

Matricová ribonukleová kyselina (mRNA, synonymum – messenger RNA, mRNA) – RNA obsahující informace o primární struktuře (sekvenci aminokyselin) proteinů. mRNA je syntetizována z DNA během transkripce a je pak použita během translace jako templát pro syntézu proteinů. mRNA tedy hraje důležitou roli při „projevování“ (expresi) genů. Délka typické zralé mRNA se pohybuje od několika stovek do několika tisíc nukleotidů.

Serinové proteázy (serinové endopeptidázy) jsou enzymy, které jsou schopny štěpit proteiny štěpením peptidových vazeb a liší se od ostatních proteáz přítomností aminokyseliny serinu v jejich aktivním centru.

Neurotoxin – toxin, který specificky působí na nervové buňky, obvykle interaguje s iontovými kanály a membránovými proteiny.