Энтомолог Джастин Шмидт посвятил свою жизнь изучению и систематизации насекомых по болезненности их укусов. Руководствуясь собственным опытом работы с муравьями, осами и пчёлами, он разработал шкалу силы ужалений, согласно которой самым болезненным укусом обладает муравей-пуля Paraponera clavata. В недавнем исследовании учёные на клеточном и молекулярном уровне рассмотрели, как именно яд этого «монстра» заставляет человека испытывать сильнейшую длительную боль.

Хотя подавляющее большинство муравьёв производят яды и больно жалят, механизму действия их ядов посвящено очень мало исследований. Размеры этих насекомых существенно усложняют процесс сбора яда для анализа токсинов. Однако это не помешало учёным из Квинслендского университета в Австралии изучить яды зеленоголового муравья, обитающего в Австралии, и муравья-пули, распространённого в Южной Америке. Ужаления обоих насекомых вызывают сильнейшую боль, которая длится часами. Большинство австралийцев хорошо знакомы с зеленоголовыми муравьями, которые устраивают гнёзда среди травы и остаются незамеченными, пока кого-то не ужалят. Муравей-пуля живёт во влажных низинах тропических лесов. Его название напрямую связано с болевыми ощущениями, вызванными ядом насекомого: это резкая, пронизывающая, обжигающая боль, которая нередко сопровождается неконтролируемыми мышечными спазмами.

По словам одного из авторов исследования Сэма Робинсона, последствия от ужаления Paraponera clavata могут сохраняться на протяжении 12 часов: это сверлящая боль в костях и мышцах, от которой человека прошибает холодный пот. Ощущения от укуса зеленоголовых муравьёв отчасти похожи, но несколько менее интенсивны. Муравей-пуля уже немало лет представляет для науки особый интерес, потому один из ключевых токсинов в его яде – понератоксин – учёные идентифицировали ещё в 1990-х годах. Это паралитический нейротоксин, предназначенный для воздействия на натриевые каналы в волокнах скелетных мышц лягушек и крыс. Однако болезненные ощущения от укусов муравьёв связаны с действием токсина или токсинов на мембраны сенсорных нейронов, которые отвечают за передачу сигналов боли от болевых рецепторов в повреждённом месте к ЦНС.

 В рамках нового исследования учёные рассмотрели, как именно яд муравьёв влияет на болевые нейроны, вызывая столь продолжительную и сильную боль. При нормальной работе сенсорных нейронов натриевые каналы открываются на короткий промежуток времени, реагируя на соответствующие стимулы. Однако под влиянием муравьиного яда они начинают открываться слишком легко и беспорядочно, оставаясь активными на протяжении долгого времени, что отражается в передаче более продолжительных болевых сигналов. Причиной тому особая структура пептидного токсина Pc1a муравьёв, которая отличается от токсинов в яде других насекомых с аналогичным принципом действия через натриевые каналы. Согласно многочисленным артефактам, муравей-пуля и другие виды перепончатокрылых насекомых с незапамятных времён используют нейротоксины, чтобы защитить себя и свои семьи от хищников. По словам исследователей, токсины – это уникальный инструмент для изучения клеточных и молекулярных механизмов боли, а также для поиска инновационных методов анальгезии (снятия болевых ощущений).