蛇毒基因在进化成蛇毒之前的功能,蟒蛇为什么
人们普遍对蛇类怀有恐惧和嫌弃之情,仿佛这些冷血动物身上天生就带有剧毒。事实上,蛇并非一生下来就具备毒性。即使是最毒的蛇种,如喜马拉雅白头蛇和地球上最毒的毒蛇——太攀蛇(毒蛇之王),在初生时也是无毒的。这一真相背后,隐藏着蛇毒基因演化的奥秘。
最近的一项研究为我们揭示了蛇毒基因在进化成蛇毒之前的功能。科学日报报道,过去,科学家们主要通过口腔腺体能否表达与“毒素”相关的20个基因家族来定义一个物种是否有毒。美国德克萨斯大学阿灵顿分校的一项最新研究挑战了这一传统观念,并建立了描述蛇毒如何产生的新模型。
研究团队由生物学助理教授托德·卡斯托领导,还包括来自美国科罗拉多大学和英国的研究人员。通过对黄金蟒(Python molurus bivittatus),也就是缅甸蟒不同部位组织里的相关基因或“基因家族”进行对比分析,他们发现蟒蛇口腔腺体里的所谓毒素基因家族水平与蟒蛇大脑、肝、胃和其他器官组织里的相同基因水平相当。这一发现表明,蛇毒基因在进化成蛇毒之前,可能只是参与细胞功能调节或食物消化等普通功能的普通“家政”基因。
过去对于蛇毒的研究主要关注于毒腺,也就是蛇毒产生后存储和释放的部位。卡斯托指出,关于蛇身体其他部位究竟发生了什么,目前并没有确切的研究。这项研究是首项利用蛇毒基因组研究蛇身体其他部位的研究,为理解蛇毒的进化以及其在治疗、药物研发等方面的应用提供了新线索。
史蒂芬·麦克西,美国北科罗拉多大学生物学教授,也是该研究团队的合作者之一。他表示,这一研究发现,蛇毒及其递送系统并非来自单一的古老起源,而是从多个单独的爬行动物血系中独立进化而来的。这一结论是基于对蟒蛇及其他蛇种基因组的深入分析得出的。
卡斯托还提到,了解蛇毒的进化过程有助于科学家们研发更好的抗蛇毒素药物,并为我们提供关于人类基因进化的知识。随着基因分析能力的提升,越来越多的证据支持一个长久以来的理论,即剧毒蛋白质是从无毒基因逐渐进化而来的。这些基因最初只是参与身体各组织的新陈代谢,后来逐渐演化出制造剧毒蛋白质的功能。
虽然人们可能对蛇类心存恐惧和嫌弃,但值得我们去探索的是,这些生物身上所携带的复杂基因及其演化过程,为我们揭示了生命进化的奥秘。