Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями

Анализ последовательностей гена алкогольдегидрогеназы 7 (ADH7) у 85 видов млекопитающих показал, что эффективнее всего перерабатывают алкоголь приматы и рукокрылые, сообщается в Proceedings of the Royal Society B. Активность одного из ферментов, который переводит этиловый спирт в ацетальдегид, у разных видов может отличаться на порядки, поэтому перенос на человека результатов исследований алкоголизма, полученных на других млекопитающих, может приводить к неверным выводам.

Люди употребляют напитки, содержащие этанол, уже очень давно. К примеру, на территории современного Израиля пиво варили минимум 13000 лет назад, хотя его вид и вкус отличались от современных. Способность и желание нашего вида пить алкоголь связаны с его эволюционным наследием: предки человека, как и многие другие приматы, ели фрукты, которые могут забродить, если перезреют. Но и других млекопитающих ловили на тяге к спиртному: долгое время считалось, что слоны в Африке специально едят ферментированные плоды марулы, чтобы опьянеть. Правда, 15–16 лет назад эту точку зрения активно подвергали сомнению под тем предлогом, что раньше ученые слишком очеловечивали слонов.

Сотрудники канадского Университета Калгари во главе с Амандой Мелин (Amanda Melin) решили оценить способность различных млекопитающих перерабатывать этиловый спирт: чем лучше она развита, тем больше этанола теоретически может употребить животное и при этом не отравиться и не заснуть. Действие C2H5OH нейтрализуют ферменты алкогольдегидрогеназы (ADH), которые переводят это соединение в ацетальдегид. Они кодируются разными генами и экспрессируются в разных органах. Первым действует ADH7, так как этот фермент вырабатывается в основном в желудке, ротовой полости и пищеводе. Многие другие алкогольдегидрогеназы образуются по большей части в печени и работают уже не с этанолсодержащей пищей, а со спиртом, попавшим в кровь. Поэтому исследователи сравнивали последовательности генов, кодирующих ADH7, а не прочие ферменты той же группы.

Ученые отобрали данные по гену ADH7 для 85 видов млекопитающих из самых разных отрядов: грызунов, рукокрылых, приматов, парнокопытных, хоботных, хищных, китообразных и других. Они смотрели, присутствует ли у вида этот ген; если да, то нет ли в нем мутаций, из-за которых алкогольдегидрогеназа 7 не может должным образом функционировать (например стоп-кодонов, которые стоят не в конце гена, а раньше). Учитывали и пищевые привычки животного — долю нектара и плодов в его диете. Теоретически, чем больше подобной пищи ест млекопитающее, тем выше у него шанс столкнуться с этанолом в природе.

Изменения в гене ADH7, которые влияют на активность кодируемого им фермента, у различных видов млекопитающих. У некоторых этот ген не обнаружили (такие виды отмечены знаком вопроса), у других нашли мутации, из-за которых алкогольдегидрогеназа 7 не работает (отмечены запрещающим знаком). Цвет кружка рядом с названием вида отражает процент фруктов и нектара в его диете: чем кружок желтее, тем он выше.

Поделиться Ген ADH7 отыскали у 79 из 85 исследованных видов. У части из них он превратился в псевдоген — последовательность ДНК, которая раньше была функциональным геном, но теперь на ее основе невозможно получить работающий белок. В число млекопитающих с псевдогенами ADH7 входят лошадь (Equus caballus), белый носорог (Ceratotherium simum), морская свинка (Cavia porcellus), дегу (Octodon degu), канадский бобр (Castor canadensis), девятипоясный броненосец (Dasypus novemcinctus), а также многие китообразные, хоботные, хищные и парнокопытные. Скорее всего, они почти не способны эффективно перерабатывать этанол. Это интересно, так как одним из аргументов против пристрастия слонов к маруле было то, что они просто не могут съесть достаточно плодов, чтобы опьянеть. Но если у этих животных плохо работают алкогольдегидрогеназы, то интоксикация этанолом, наоборот, должна наступать быстро.

Функциональные ADH7 обнаружили у тех, кто потребляет много фруктов и нектара, — приматов и рукокрылых. У многих из них в соответствующем гене имеются замены, которые могут повышать эффективность алкогольдегидрогеназы 7, по некоторым данным — в 40 раз по сравнению с предковой формой фермента (у приматов). Также вероятно, что белок, кодируемый ADH7, активен у ряда сумчатых, таких как домовый опоссум (Monodelphis domestica; интересно, что сумки у него нет, а в рацион входят фрукты).

Предположение, что алкогольдегидрогеназа 7 наиболее активна у животных, которые едят нектар и фрукты и поэтому часто встречаются с этанолсодержащей пищей, подтвердилось, но лишь частично. У насекомоядных, которые обычно всеядны, этот фермент тоже работает, хотя вряд ли используется для нейтрализации алкоголя. В то же время у травоядных — грызунов, парнокопытных, лошадей, слонов — ADH7 отсутствует либо с него нельзя считать информацию для построения полноценного белка. Это странно, учитывая, что листья — это растительная пища, как и плоды, и нектар. Авторы предполагают, что в случае травоядных функцию алкогольдегидрогеназы 7 берут на себя бактерии-симбионты желудка или кишечника либо другие ферменты того же класса, которые экспрессируются ниже по пищеварительному тракту или в печени.

Исследователи делают из своей работы очевидный, но важный вывод: разные млекопитающие перерабатывают этиловый спирт с весьма неодинаковой эффективностью, а значит, не стоит бездумно переносить данные с одних видов на другие. Стоит учитывать экологические особенности и эволюционную историю каждого. Это особенно важно помнить при изучении алкоголизма на модельных животных. Чаще всего в этой роли выступают мыши и крысы, чьи образ жизни и пищевые привычки довольно далеки от человеческих.

Ранее сотрудники Дартмутского колледжа показали, что некоторые приматы, например руконожки айе-айе и медленные лори, специально ищут забродивший сок и перезрелые плоды, в которых есть этиловый спирт. Он служит для них дополнительным источником калорий.