来自冲绳科技研究生院(OIST)和澳大利亚国立大学的科学家表示,杏耀资金人类没有毒液,老鼠也没有——但是在我们的基因组中潜伏着这种潜力。
研究人员本周在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上报道称,他们发现,
注册杏耀平台的理由 ,蛇毒进化所需的基因基础在爬行动物和哺乳动物身上都存在。
这项研究还首次提供了具体证据,证明蛇的毒腺和哺乳动物的唾液腺之间存在潜在的分子联系。
“毒液是一种蛋白质的混合物,动物把毒液当作武器来固定和杀死猎物,也可以用来自卫,”该研究的第一作者、OIST的博士生Agneesh Barua说。“关于毒液有趣的是,它出现在许多不同的动物中:水母、蜘蛛、蝎子、蛇,甚至一些哺乳动物。尽管这些动物进化出了不同的输送毒液的方式,但口腔系统——毒液通过咬入体内——是最常见、研究最充分的一种。”
但科学家们仍在研究口腔毒液的来源。对蛇的最新研究揭示了口毒的古老基础。蛇是一种因其强有力的咬力而闻名并令人恐惧的动物。
此前,科学家们关注的是构成有毒混合物的蛋白质编码基因。“然而,目前在蛇毒中发现的许多毒素是在口服蛇毒系统已经建立之后加入的。我们需要研究在毒液起源之前就存在的基因,这些基因使毒液系统得以发展,”巴鲁阿说。
因此,研究小组转而寻找与毒液基因一起工作并与毒液基因强烈互动的基因。科学家们使用了从台湾哈布蛇(一种发现于亚洲的蝮蛇)身上收集的毒腺。
研究人员鉴定了大约3000个这种“合作”基因,发现它们在保护细胞免受因产生大量蛋白质而引起的压力方面发挥了重要作用。这些基因也是调节蛋白质修饰和折叠的关键。
当蛋白质形成时,氨基酸的长链必须以特定的方式折叠在一起。就像在做折纸的时候折错了一样,一个错误的步骤就会阻止蛋白质形成正常功能所需的形状。错误折叠的蛋白质也可以积累和破坏细胞。
“这些基因在未折叠的蛋白质反应途径中的作用很有意义,杏耀平台因为毒液是蛋白质的复杂混合物。因此,为了确保你能制造所有这些蛋白质,你需要一个强大的系统来确保蛋白质正确折叠,以便它们能够有效地发挥作用。”
研究人员随后观察了动物界其他生物的基因组,包括像狗、黑猩猩和人类这样的哺乳动物,发现它们含有自己的这些基因版本。
当研究小组观察哺乳动物的唾液腺组织时,他们发现这些基因与蛇毒腺的活动模式相似。因此,科学家们认为哺乳动物的唾液腺和蛇的毒腺共享一个古老的功能核心,自数亿年前这两个谱系分裂以来一直保持着这个功能核心。
巴鲁阿说:“许多科学家直觉上相信这是真的,但这是第一个真正可靠的证据,证明毒液腺是从早期的唾液腺进化而来的理论。”“当蛇疯狂地在毒液中加入许多不同的毒素,并增加与产生毒液有关的基因数量时,像鼩鼱这样的哺乳动物产生的毒液更简单,与唾液高度相似。”
唾液腺的功能可以轻而易举地转化为毒液,这令人吃惊——这可能意味着科学家们开始以一种令人不安的新视角来审视其他哺乳动物。
巴鲁阿说:“20世纪80年代的一些实验表明,当雄性老鼠被注射到大鼠体内时,它们的唾液中会产生一种剧毒化合物。”“如果在特定的生态条件下,唾液中产生更多有毒蛋白质的老鼠有更好的繁殖成功率,那么几千年后,我们可能会遇到有毒的老鼠。”
老鼠是否在这条进化道路上还有待进一步研究,但这确实模糊了有毒和非有毒物种之间的界限。
而且,如果有合适的生态条件存在,人类也可能变得有毒,尽管这种可能性很小。巴鲁亚开玩笑说:“这绝对给了一个有毒的人一个全新的含义。”