Sciencemag.cz
Doporučujeme
Štíři (škorpioni) se sice považují za jakési živé fosilie, to ale neodpovídá realitě. Například jed působící na savce si vytvořili až relativně nedávno. Nová genetická analýza tvorby toxinů štírů odhaluje evoluci štířího jedu a může být přínosem i z hlediska jeho využívání v lidské medicíně.
Vědci sestavili sestavil dosud nejpodrobnější evoluční strom štírů, který ukazuje minimálně sedm nezávislých případů, kdy se u nich vyvinuly jedovaté látky toxické pro savce.
„K posledním velkým změnám tvaru těla štírů, jejich morfologie, došlo přitom asi před 430 miliony let, kdy jejich předkové opustili vodu a přesunuli se na souš,“ říká hlavní autor nové studie Carlos Santibáñez-López. Jenomže to neznamená, že by se od té doby evoluce štírů zastavila. 430 milionů let je ovšem pořádná doba – to je uprostřed siluru! Po obojživelnících tehdy nebylo ani stopy a teprve se objevovaly první suchozemské cévnaté rostliny; na pověsti štírů coby živých fosilií proto není nic divného.
Vědci z celého světa nyní shromáždili soubor reprezentující 100 druhů štírů a z jejich jedových žláz extrahoval vzorky RNA. Tyto vzorky se odebíraly krátce poté, co štíři zabili potravu a doplňovali své zásoby jedu, tudíž příslušné „geny pro jed“ (kódující příslušné proteiny) byly právě aktivní. Na základě rozdílů v jedu se pak dal sestavit evoluční stromeček štírů. K jejich rozdělení na 2 základní linie (buthidae a Iuridae) došlo asi před 300 miliony let. Tehdy štíři samozřejmě žádné toxiny směrované na savce ještě neměli, však žádní savci ani neexistovali (jsme tak někde na přelomu karbonu a permu, to se tak teprve odděluje linie vedoucí k savcům od synapsidních plazů).
Jed štírů byl původně určen ke znehybnění hmyzu, jímž se živili. Jeho změny do podoby, která bude toxická i pro savce, měly obranný smysl. Předpokládá se, že savci začali ve větším štíry zkoušet lovit asi před 70 miliony let, respektive někdy na počátku třetihor či o něco málo dříve. Vznik příslušného jedu má přímo odpovídat i vzniku skupin savců, které mají tendenci štíry požírat (netopýři, hlodavci, mangusty, jezevci…). K tomu, aby jed začal cílit na specifické funkce nervových buněk savců, zase tolik změn třeba nebylo.
Podle nové genomické analýzy se toxiny specifické pro savce vyvinuly nezávisle na sobě u pěti samostatných větví čeledi Buthidae. Rozdíly mezi různými verzemi jedů umožňují poněkud přeorganizovat dosud předpokládaný evoluční stromeček štírů.
Podrobné studium štířích toxinů má smysl také vzhledem k jejich využití v medicíně. Vědci již identifikovali toxiny štírů s farmaceutickým potenciálem, které mají antimikrobiální, protizánětlivé a protinádorové vlastnosti. Například jedna varianta jedu štírů je přitahována nádorovými buňkami,. Toxin pak lze označit svítícím proteinem a použit jako barevnou značku, která pomáhá chirurgům při operacích. Většina studií se ale dosud omezovala na několik málo variant štířích jedů, od těch zrovna dostupných druhů. Nová studie by mohla umožnit vytvořit rozsáhlejší knihovnu těchto sloučenin (přehled genů, které se v této souvislosti exprimují u zkoumaných cca 100 druhů štírů atd.).
Carlos Santibáñez-López et al, Phylogenomics of Scorpions Reveal Contemporaneous Diversification of Scorpion Mammalian Predators and Mammal-Active Sodium Channel Toxins, Systematic Biology (2022). DOI: 10.1093/sysbio/syac021
Zdroj: University of Wisconsin-Madison / Phys.org a další
Poznámka PH: Obecně otázka živých fosilií je sporná. Latimérie třeba vypadá podobně jako před 70 miliony lety, nevíme ale, jak se mezitím změnil její imunitní systém nebo třeba chování spojené s rozmnožováním…
