Механизмы защиты живых организмов при помощи ядов удивительно многообразны. Самый сильный яд растений – знаменитое кураре – получают из растения рода чилибуха, которое вырабатывает его исключительно для защиты. Этот яд южноамериканские индейцы издавна применяли на охоте, смазывая им наконечники своих стрел. Всего одно попадание стрелы в любую часть тела крупного животного, например тапира, было для него смертельным. Довольно долго ученые не могли понять, как действует этот яд. Эксперименты убеждали, что ни на нервные волокна, ни на мышцы кураре не оказывает никакого влияния. Только с открытием синаптической щели между нервным окончанием и мышцей стало понятно, что кураре блокирует прохождение электрических импульсов с нерва на мышцу. Мозг тапира приказывает телу – беги, уноси ноги от охотника! Но мышцы не повинуются приказу, поскольку он до них просто не доходит. Потом наступает паралич дыхательной мускулатуры, удушье и смерть. В основе своей кураре состоит из алкалоидов, которые так и называют – курарины. Тропические деревца синтезируют их сами и накапливают в коре и стволе, чтобы защищаться от многочисленных насекомых и сохраняя таким образом численность вида.
Сходный с растениями метод защиты используют лягушки-древолазы – самые ядовитые позвоночные на Земле. Маленькие амфибии обитают в лесах Южной Америки и о своей «начинке» предупреждают яркой окраской. У древолазов кожа пронизана железами, выделяющими микроскопические доли яда, которых вполне достаточно, чтобы убить ягуара. Яд этот состоит примерно из ста разных веществ, но его действующая основа – батрахотоксин из группы алкалоидов. Это один из сильнейших ядов небелковой природы, который увеличивает проницаемость оболочки нервных и мышечных клеток для ионов натрия. Из-за этого электрический потенциал нервной клетки изменяется, и она больше не может проводить импульсы. В результате возникает аритмия сердца, ведущая к его остановке. Чтобы батрахотоксин подействовал, ему достаточно попасть в кровь через слизистую оболочку или трещинки на коже. Вот почему этих лягушек никто не трогает, кроме индейцев, которые смазывают лягушачьим ядом охотничьи стрелы. Сами лягушки-древолазы к своей отраве нечувствительны. Но, как это получается, неясно. Непонятно и происхождение их яда. Теоретически он может синтезироваться в организме или даже вырабатываться бактериями, живущими в симбиозе с лягушками. Но, скорее всего, алкалоиды поступают из какого-то источника пищи. Это мнение ведущего исследователя ядовитых амфибий Джона Дейли из лаборатории биоорганической химии Национального института здоровья (США). Кстати, известны случаи, когда выращенные в неволе древолазы теряли свою ядовитость. Видимо, им нужен какой-то особый рацион.
Древолазы – редкое исключение. В основном яд живых существ, которые защищаются от хищников, довольно слаб – чаще всего он сводится к «химической защите», как у божьей коровки или лесного клопа. Иное дело – животные-охотники. Они долго выжидают и потом бросаются на жертву. У них зачастую есть только один шанс, чтобы завладеть добычей, поэтому яд должен быть очень сильным и действовать мгновенно. Эта активная стратегия требует создания особого аппарата по производству яда и его доставки к цели. Лучше всего механизм охоты с помощью яда отлажен у змей, но он также широко используется животными всех других групп, включая одноклеточных. При таком раскладе яд обычно синтезируется внутри организма из различных белков, как слюна или желчь. Белковые яды особенно опасны для человека, поскольку они быстро вступают в реакцию с белками нашего организма.
Яд животных-охотников действует по-разному. Чаще всего он парализует жертву, позволяя хищнику без помех съесть ее. У пауков и некоторых змей яд одновременно растворяет ткани и облегчает усваивание пищи. Змеиный яд также имеет нейротоксическое действие – он поражает нервную систему и при больших дозах вызывает остановку сердца. У большинства морских животных и насекомых яд оказывает гемолитическое действие: он разрушает ткани и кровеносные сосуды. Характерно, что сила действия яда не зависит от размеров животного. Укус муравья (он ведь тоже ядовитый) для человека безвреден, а у такого же по величине африканского жучка диамфидии он смертельно опасен. Все дело в концентрации яда и способности быстро ввести его в организм. К примеру, знаменитая черная мамба – не самая ядовитая из змей. Однако она при укусе впрыскивает в рану наибольшее количество яда и убивает крупное животное или человека всего за полторы минуты.
Еще в древности люди пытались найти универсальное средство от яда. Дальше других в этом продвинулся понтийский царь Митридат VI, правивший c 121 по 63 год до н. э. Принимая малыми дозами разные яды, он выработал невосприимчивость к отравлению. В итоге, когда царь решил, что его час пробил, он захотел покончить с собой, но ни один яд его не взял. Известно, что «антидот» Митридата Евпатора включал более 50 частей– множество трав, опий и змеиный яд. Другим популярным противоядием считался териак, универсальное в Средние века лекарство, хотя оно и обладало только болеутоляющими свойствами. Предлагались и другие средства: молоко, вино, инжир, но все они оказались неэффективными.
Значительные открытия в науке о ядах можно пересчитать по пальцам. В XVII веке тосканский врач Франческо Реди доказал, что змеиный яд опасен лишь при попадании в кровь. Убеждая в этом коллег, он публично выпил изрядную дозу (хорошо, что у него не было язвы!). Через столетие другой итальянец – Феличе Фонтана продолжил исследования и описал реакцию различных внутренних органов на яд. В конце XIX века биологи начинают искать лекарство от укусов змей и обнаруживают, что подопытное животное становится невосприимчивым к яду, если его вводить постепенно, увеличивая дозы. За этим быстро последовало самое значимое событие в зоотоксинологии – создание в 1895 году первой противозмеиной сыворотки. Ее изобрел Альбер Кальме из Пастеровского института в Париже. Процесс приготовления оказался несложным: лошадям делали курс уколов змеиного яда, начиная с малых доз, постепенно увеличивая его количество. В их крови образовывались антитела, нейтрализующие молекулы яда, со временем их становилось все больше и больше, пока животное не переставало на него реагировать. Именно эта полная антител кровь лошади и служит для человека спасительным лекарством. Правда, сыворотка спасает от яда только одного вида змей. Ученые не оставляют попыток найти универсальный антидот от яда всех змей. Но пока получаются вещества, которые могут привести к гибели человека, как и сами змеиные токсины.
О ядовитых растениях люди знали давно, но только в XIX веке химики смогли выделить из них различные виды алкалоидов – веществ, которые в основном обуславливают ядовитость. Кроме них, в растениях содержатся синильная кислота, гликозиды и другие опасные для человека компоненты. Конечно, ядовитые растения менее опасны, чем животные, ведь они используют яд только для защиты (впрочем, есть растения, парализующие ядом насекомых, которыми они питаются). К тому же отравиться ими можно, лишь отведав ядовитых плодов, ягод или семян. Правда, многие все же делают это по незнанию.