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このマウスは有毒なサソリ毒に対する免疫を進化させました

北米で最も有毒なサソリである樹皮サソリに刺された場合、感電死の激しい、痛みを伴う衝撃のようなものを感じるでしょう。 クリーチャーが尻尾をひっくり返し、皮膚に毒液を注入した瞬間、激しい痛みに刺された身体部分のしびれや刺痛が加わり、息切れを感じることがあります。 一部の人々(小さな子供、高齢者、または免疫系が損なわれた大人)に対するこの毒の影響は、口の泡立ち、発作のような症状、麻痺、および潜在的に死を引き起こすことさえあります。

樹皮サソリの刺傷は致命的である可能性がありますが、その捕食者の1つであるバッタマウスは、その毒の痛みと麻痺の両方の影響を受けません。 マシューとアシュリー・ロウの好意による写真

体の大きさだけに基づいて、4インチの長い毛皮のようなバッタマウスは刺されてから数分以内に死ぬはずです。サソリの毒のおかげで一時的な麻痺を引き起こし、マウスの呼吸を可能にする筋肉が停止し、窒息につながります。 —だから、rod歯動物は何としてもサソリを避けられると思います。 しかし、マウスとサソリを同じ場所に置くと、げっ歯類の反応は驚くほど勇敢です。

刺された場合、4インチの長さのげっ歯類は、一瞬戻って驚くかもしれません。 その後、少し休憩した後、サソリを一匹ずつ殺して食い尽くします。

この略奪的な振る舞いは、顕著なタフネスの結果ではありません。 科学者が最近発見したように、マウスは特に有用な適応を進化させました。サソリの毒液を非常に有毒にする痛みと麻痺効果の両方に耐性があります。

ミシガン州のアシュリー・ロウは、科学者は長い間、アメリカ南西部の砂漠に生息するネズミがさまざまな非毒性のサソリを捕食していることを知っていました。本日、 Scienceに発表された新しい研究を主導した大学。

調査するために、ロウはアリゾナのサンタリタ山脈の近くの砂漠を訪れ、多くのネズミとサソリを集めました。 彼女の研究室に戻って、彼女と同僚が2匹の動物を同じタンクに入れたとき、彼らはネズミがサソリを楽しそうに貪り、その毒性のある糸に不浸透性であるように見え、その後炎症や麻痺の兆候を示さなかった。 彼らはさらに毒を他のマウス標本に直接注入し、生理学的に影響を与えていないことをさらに確認しました。

しかし、マウスが単に毒の麻痺効果に免疫を持っているのか、それとも刺された結果として痛みを感じることができなかったのかという疑問が残っていました。 「ネズミが刺されるのを見るだろうし、少し毛づくろいして吹き飛ばすだけだ」とロウは言う。 刺された人と話し、それがどれほどひどく痛いのか聞いた後、彼女はマウスの軽い反応が痛み自体に抵抗力があることを示したと仮定した。

インディアナ大学のYucheng XiaoとTheodore Cumminsと協力して、彼女は感覚ニューロン(痛みなどの外部刺激を伝達する)を中枢神経系(痛みが経験する場所)に接続する物理構造を詳しく調べました。 「手足から脊髄に至るまで大きくて長いニューロンがあり、環境から情報を取得して脳に送信する責任があります」と彼女は言います。

信じられないことに、これらの2つのシステム間のインターフェイスに関連付けられている神経細胞は、適切に保存され、培地で培養されていれば、マウスから取り出しても正常に機能し続けることができます。 その結果、彼女のチームは、感覚ニューロンと脊髄の間の信号の流れを制御するメカニズム(イオンチャネルと呼ばれる構造)を調べ、バッタマウスに存在するものがハウスマウスのものと異なる機能を発揮するかどうかを調べましたサソリの毒にさらされた。

彼らは、ハツカネズミで、毒液がNav1.7として知られるチャネルを信号に沿って通過させ、痛みの知覚を引き起こすことを発見しました。 しかし、グラスホッパーマウスでは、予期しないことが起こりました:毒の到着はNav1.7の活性に変化を引き起こしませんでした。これは、Nav1.8として知られる別のイオンチャネルによって生成されるタンパク質が毒分子に結合して無益にしたためです。 実際、この反応はマウスの痛み伝達システム全体に全体的な麻痺効果をもたらし、動物は一時的にサソリ毒とは無関係の痛みを含むあらゆる種類の痛みを感じることができません。

研究者たちはまた、根本的な遺伝学に注目し、これらの代替構造のイオンチャネルに対応する遺伝子の配列を決定し、この顕著な適応の特定の進化的背景を調査できるようにします。 理論的には、サソリ毒素に対する免疫を進化させるマウス種のインセンティブは明白に見えます:夜行性げっ歯類はあらゆる種類のサソリを食べます。毒に。 「結局、死は非常に強い選択のプレッシャーです」とロウは指摘します。

しかしその一方で、痛みは進化の重要な役割を果たしており、生物が危険にさらされていることを知らせます。 他の種の中には、特定の毒素に対する耐性を進化させることが知られているものもあります(例えば、ガータースネークは、肌の粗いイモリによって生成される毒素に耐性があります)が、これらの例はすべて、殺すことができるが実際には引き起こさない毒素に対する耐性を含んでいます疼痛。

したがって、バッタマウスは痛み自体に対する耐性を進化させたという事実は斬新であり、おそらく非常に特定の進化的状況の結果です。 重要な側面の1つは、樹皮サソリがマウスの食餌のかなりの部分を占め、2つの生物間で頻繁に相互作用することです。 さらに、「メカニズムは毒自体に固有であるため、マウスの全体的な疼痛経路を損なうことはありません。」その結果、マウスはまだ他の痛みの原因を検出することができます。サソリに噛まれて)、したがって、無関係の痛みを伴う危険に直面したときを知っています。

このマウスは有毒なサソリ毒に対する免疫を進化させました