В воде, воздухе и еде: почему яды подстерегают нас повсюду и какой из них самый сильный

Первое, что приходит на ум в связи с ядами, — известная с давних времен практика отравления человека человеком, Несть числа страшным историям на эту тему — кубки с вином, разбавленным отравой, перстни монархов-убийц, из которых в нужный момент в бокал гостя высыпается страшный порошок, пропитанные ядом страницы книг в средневековых монастырях. Современность добавила к списку ядов немало смертоносных новинок. Однако изначально убийственные зелья придумали вовсе не люди — они лишь воспользовались тем, что нашли в природе. Если спросить о ядах биологов, они покажут область размером с земной шар, где обитают самые страшные отравители. Правда, в своей ядовитости они не виноваты — такими уж создала их природа.

Конечно, для человека опаснее всего яд, содержащийся в живых организмах. Но далеко не все живые существа производят его сами, многие вредные компоненты они заимствуют из неживой природы.

К ядам «неживого» происхождения относятся тысячи веществ, образовавшихся в недрах нашей планеты и в атмосфере. Самые распространенные из них — это производные ртути, свинца, кадмия, мышьяка, серы. В природе все эти элементы находятся в виде минералов, часто используются в промышленности и даже входят в состав лекарств.

Но стоит превысить допустимую, как правило, очень небольшую дозу, как они вступают в реакцию с белками и аминокислотами человеческого организма и начинают свою разрушительную работу. Это приводит к нарушению процессов дыхания, мышечного сокращения, передачи нервных импульсов. Кроме того, эти элементы накапливаются в телах животных и растений, делая их ядовитыми при употреблении в пищу.

От защиты к нападению

Живая природа не менее ядовита, чем неживая. Только среди насекомых 800 тысяч видов используют яд или так называемую «химическую защиту». Из более чем 3 500 известных сегодня видов змей ядовиты свыше 400. Из 300 тысяч видов растений около тысячи смертельно опасны для людей. Вся эта статистика достаточно условна, ведь новые виды открываются каждый год, и мы просто можем не знать о других неизученных видах, несущих в себе отраву.

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.

Горькая сладость

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.

В нашей средней полосе растет немало растений, способных вызвать недомогание. Это бузина, белая акация, лютик, паслен, наперстянка и другие. Есть и такие, плоды которых смертельно ядовиты.

К счастью, у нас не растут самые опасные из растений — южноамериканская чилибуха и африканский строфант. Зато есть белена — достаточно съесть десяток ее сладковатых ягод, и возникают тошнота, галлюцинации, бред (вспомните народное выражение: «Ты что, белены объелся?»). Такие же симптомы при отравлении белладонной и дурманом. Цикута, она же вех ядовитый, вызывает сильные судороги, а иногда и смерть. Действует она довольно быстро, уже через несколько минут, поэтому «гуманные» афиняне именно ею отравили Сократа. Смертельно опасны ягоды волчьего лыка, а также его сок, от попадания которого только лишь на кожу появляются волдыри и язвы. Такое же происходит от сока других растений, например обычного молочая.

Особо следует сказать о грибах, которыми люди травятся больше, чем любыми другими растениями: многие ядовитые грибы очень похожи на съедобные. Кроме того, даже съедобные грибы могут стать ядовитыми из-за неправильной обработки или слишком долгого хранения. С другой стороны, яд многих грибов можно уничтожить тепловой обработкой. Оказывается, немцы, например, едят мухоморы, сутки вываривая их в кипятке.

Известны три группы ядовитых грибов. Первая — весенние строчки, в которых содержится гиромитрин. Он вызывает тошноту, рвоту, сильные головные боли, случается, что приводит к смерти. Хуже обстоит дело с бледными поганками и ложными опятами, содержащими фаллоидины и аманитины. Эти вещества вызывают расстройство большинства органов. Яд у этих грибов сильный, и без срочного промывания желудка пострадавшему грозит смерть.

Третья группа включает разные виды мухоморов, в которых содержатся мускимол, мусказон и другие похожие вещества. Их употребление, кроме тошноты и рези в желудке, вызывает галлюцинации и психические расстройства. По этой причине мухоморы стали модным в определенных кругах средством «расширения сознания», не менее популярным, чем воспетый Кастанедой кактус пейотль.

В последние годы число отравлений грибами в нашей стране постоянно растет. Говорят, что съедобные в прошлом грибы мутировали и стали ядовитыми. На самом деле среди грибников много горожан, которые просто не могут отличить съедобные грибы от похожих на них несъедобных. Кроме того, грибы, как губка, впитывают в себя отравляющие вещества из почвы и воды, в том числе радиоактивные элементы. Для них самих эти вещества безвредны, но опасны для людей. В других странах эта проблема почти не возникает: там сбором грибов в лесу почти не занимаются, а едят выращенные в теплицах шампиньоны.

Вооружены и опасны

Ядовитые существа процветают на всех уровнях эволюционного древа, начиная с самых примитивных. Даже среди простейших есть носители яда, например, микроскопические динофлагелляты, населяющие море в прибрежных районах и окрашивающие воду в ржаво-красный цвет. «Красный прилив» отравляет рыбу и моллюсков, а люди жалуются на боль в горле и трудности с дыханием.

Яд помогает охотиться кишечнополостным — медузам и актиниям. Почти все виды медуз могут нанести человеку сильный ожог, а такие, как австралийская морская оса, вызывают некроз тканей и нарушение сердечной деятельности. На глубине пловец, пораженный даже небольшой медузой, может утонуть, — у него наступает временный паралич конечностей. Ту же реакцию могут вызвать болезненные (и тоже ядовитые) уколы морских ежей.

Среди ядовитых моллюсков самые известные — раковины из рода конусов. Их красота обманчива: за переливчатой блестящей броней прячется настоящий хищник с изощренным оружием, проследив за действиями которого можно представить, как применяется яд в целях охоты.

Сытое существование конуса обеспечивают теплые тропические воды, полные мелких рачков, кольчатых червей и рыб. Подстерегая добычу, моллюск в нужный момент выстреливает в нее шипом в форме гарпуна, который после охоты возвращается на место. К этому гарпуну подведен канал, по которому поступает яд, а нагнетается он из особого мускульного пузырька. Яд парализует жертву, но если дозы недостаточно, то наготове у охотника всегда есть еще один отравленный гарпун. Конусы также опасны и для человека.

Больше всего ядовитых видов среди паукообразных — это пауки, скорпионы и фаланги. Все они активные охотники, и яд для них — жизненная необходимость. Некоторые пауки вырабатывают очень сильные яды. Например, яд маленького каракурта — латротоксин — может убить лошадь, которая явно не относится к числу его возможных жертв.

Устрашающего вида тарантул менее опасен, хотя и его укус грозит судорогами и параличом. Когда-то укушенных тарантулом заставляли танцевать, чтобы размять мышцы и выгнать яд вместе с потом, — по легенде, отсюда произошло название танца «тарантелла».

Огромные пауки-птицееды, живущие в Америке, не слишком ядовиты, а вот скорпионы доставляют людям много неприятностей, имея привычку забираться в складки одежды и жалить в самые уязвимые места.

Ядовитых рыб люди обычно не едят, однако рыбы могут встретить человека в своей родной стихии и хорошенько «угостить» уколами отравленных шипов и колючек. Особенно опасен крупный скат-хвостокол, который прячется на дне и, если на него наступят, вонзает в ногу ядовитый шип. Результат — судороги, нарушение дыхания, а иногда и смерть. Такие же последствия имеют уколы скорпены, морского дракона и подобных им забияк.

Но куда страшнее для человека рыбы, у которых ядовиты внутренние органы, например печально известный иглобрюх, или фугу. В Японии он ежегодно служит причиной смерти людей: фугу считают деликатесом и едят невзирая на опасность. У рыбы ядовиты желчный пузырь, печень и кожа. При потрошении их, конечно, удаляют, но даже капля яда, попавшая в мясо рыбы, может оказаться смертельной. Ядовитым может оказаться и мясо обычного тунца, но тут опасность ограничивается расстройством желудка.

Змеи и другие

Среди позвоночных животных суши тоже немало ядовитых существ, но особенно наглядно «талант» отравителей демонстрируют змеи. От своих далеких предков они унаследовали открытый канал вдоль передней поверхности верхнего зуба. В ходе эволюции канал углубился, его края сошлись, и образовался трубчатый зуб. Яд поступает в зуб из мешочка-железы под верхней челюстью, что в целом напоминает шприц.

Основная добыча змей — птицы, грызуны, рыбы, то есть животные очень подвижные и довольно крупные по сравнению с самими охотниками. Змеи никогда бы не справились с ними без зубов, которые служат им отличным оружием.

Змея поджидает добычу и наносит один точный укус, стараясь не убить жертву, а лишь облегчить с ней взаимодействие: сначала обездвижить, а потом проглотить. Для такой задачи необходимо средство быстрого действия, поэтому змеи пользуются веществами, поражающими нервную или кровеносную систему. Стоит отметить, что для человека укусы змей в целом менее опасны, чем для животных. Так происходит потому, что на крупных особей, в том числе и на человека, змея не нападает, а при встрече с ними лишь обороняется, впрыскивая при этом меньше яда. Как видим, змея использует яд и для защиты, и для охоты.

Химический состав змеиных ядов сложен. Он представляет собой смесь активных белков, в том числе и тех, что облегчают переваривание пищи. Некоторые заднебороздчатые змеи, у которых ядовитые зубы задние, а не передние, сначала жертву душат, потом захватывают ртом и проходятся по ней зубами, нанося точечные уколы яда. Ткани в месте укола начинают разрушаться, готовя таким образом добычу к проникновению желудочного сока змеи. Как считает герпетолог Алексей Соколов такая стратегия выработалась за время эволюции как альтернатива измельчению, поскольку змеи не могут раскусывать пищу и пережевывать.

Для человека опасны змеи любых широт, хотя в тропиках ядовитых видов гораздо больше. Самая крупная из них — королевская кобра, от укусов которой только в Индии ежегодно гибнет до 10 тысяч человек. В основном это крестьяне, которые наступают на кобру во время полевых работ или расчистки леса. Змея принимает это за нападение и молниеносно наносит удар. Ее яд действует быстро: если за 20-30 минут не ввести сыворотку, неизбежна смерть.

Некоторые виды кобр могут плеваться ядом на расстояние нескольких метров. Попадая в глаза, яд вызывает слепоту или даже общее отравление. Укусы аспидов (к ним относится и черная мамба) и морских змей вызывают двигательные расстройства, затруднение речи и дыхания, паралич. Иное действие у яда гадюк и гремучих змей: в месте укуса происходит некроз ткани, общее сгущение крови, а в тяжелых случаях опять-таки паралич сердца и смерть.

Ядовитых ящериц всего два вида — это так называемые ядозубы. Зато среди жаб и лягушек опасны для человека свыше 40. Меньше всего отравителей известно среди млекопитающих — всего шесть видов. Крупные звери не так нуждаются в защите, как все остальные, у них гораздо меньше врагов. И охотиться им, в общем-то, никто не мешает. Так что ядовитость для них не столь выгодна.

Один из немногих ядовитых зверей — утконос, живущий в Австралии. На задних лапках он носит ядовитые шпоры. У самок по мере роста шпоры отваливаются, и только у взрослых самцов они продолжают расти и достигают 1,5 см. К каждой шпоре по бедру животного тянется железа, которая вырабатывает «коктейль» из ядов как минимум четырех различных видов.

В принципе утконос может ранить и человека, но кроме сильной боли и отека в месте укуса других последствий не будет. Не исключено, что звери поменьше от яда утконоса страдают сильнее. Но вряд ли эти шпоры созданы для защиты от врагов, ведь тогда ими должны быть вооружены и самки. Скорее с их помощью самцы-утконосы выясняют отношения на турнирных боях за право стать отцом. У яйцекладущих ехидн тоже есть шпоры, но они, похоже, не ядовитые.

Пять остальных ядовитых зверей относятся к отряду насекомоядных, и яд у них поступает через зубы, как у змей. Весьма агрессивное существо — короткохвостая бурозубка, похожая на маленькую мышку. Она бросается и кусает все, что движется, чтобы утолить постоянно терзающий ее голод. Бурозубка вырабатывает слюну с нейротоксинами, которая помогает ей охотиться на животных крупнее себя: лягушек, рыб, ящериц и даже птиц. А если в округе нет подходящей добычи, то зверек начинает убивать своих сородичей. Также ядовитую слюну обнаружили у двух видов кутор — населяющих Евразию землероек, — но особенности их яда изучить пока не успели.

Обитающие только на Гаити и Кубе щелезубы — тоже охотники на всякую мелкую живность. Второй нижний резец у щелезубов снабжен бороздкой, куда подведена протока от ядовитой железы, находящейся под челюстью.

Отчасти устройство этого ядовитого аппарата похоже на змеиный, но это вовсе не означает, что щелезубы — родственники змей. Вот уже примерно 200 млн. лет эти насекомоядные находятся в изоляции на островах и, скорее всего, выработали подобную стратегию охоты независимо, что часто бывает в природе.

Эффект малых доз

Люди всегда боялись ядовитых растений и животных, наделяя их магическими свойствами. Однако они уже давно выяснили, что те же яды могут служить и лекарством. Уже в Древнем Египте врачи пользовали больных беленой, стрихнином, опием и коноплей. А средневековые медики добавляли в рецепты сушеных скорпионов и змей. Те смертоносные существа, яды которых оказывались для человека полезными, изучались особенно тщательно, знания о них накапливались тысячелетиями. Официально наукой токсинологию признали лишь в 1962 году.

Благодаря опыту прошлых поколений современная медицина очень быстро приспособила для себя многие известные ранее яды. Взятое в малых дозах кураре оказалось чрезвычайно важным лекарством. Входящее в это растение вещество действует как миорелаксант: вводя его больному перед операцией, можно резко снизить дозу наркоза. Многие слышали об уколе ботокса, расслабляющем мышцы лица и таким образом разглаживающем морщины. В основе этого препарата лежат продукты жизнедеятельности бактерий Clostridium botulinum — возбудителей смертельно опасного ботулизма.

По степени изученности с растительными ядами сравниться могут, пожалуй, только змеиные. Особый интерес вызывают нейротоксины, которые полезны для лечения и исследования заболеваний нервной системы. Так, недавно из яда мокасиновой змеи выделили вещество контортростатин, способное остановить метастазы рака груди. Исследования в этой сфере продолжаются и считаются весьма перспективными.

Змеиные токсины геморрагического типа повреждают кровь и сосуды, но в микроскопических порциях они также могут предотвращать тромбообразование. Работы в этом направлении ведут английские ученые, и возможно, в недалеком будущем из змеиного яда будут разработаны лекарства для лечения больных с инфарктом и инсультом.

Одним из самых перспективных лекарств века может стать яд моллюска конус. Этот яд очень сложен: более 50 химических веществ в его составе могут поражать мозг и нервную систему. Определить нужное соединение в такой смеси довольно трудно, и все же в 2004 году было утверждено первое лекарство на основе конотоксина, которое в тысячу раз сильнее такого обезболивающего, как морфий.

Достижения генетиков позволили по-новому взяться за яды, которые раньше казались безнадежными в лекарственном отношении. Хлортоксин, выделяемый скорпионом Leiurus quinquestriatus, эффективно уничтожает раковые клетки мозга, но он также смертелен и для здоровых клеток. Американец Геральд Сонтеймер генетически изменил яд насекомого так, что его молекулы начали узнавать пораженные раком клетки, двигаться к ним и «привязываться». Открытие натолкнуло ученого на блестящую мысль: использовать молекулы яда как транспорт для доставки лекарства к пораженному участку. Это поможет сделать химиотерапию раковых больных более точным и целенаправленным процессом.

Примеры тесных связей фармакологии с природными ядами можно умножать. Сейчас ясно одно: ядовитость живых существ служит неисчерпаемым источником знаний и открытий, способных вывести медицину на более высокий уровень развития.