蛇、蜥蜴和哺乳動(dòng)物的哺乳毒液是由同一祖先的唾液蛋白進(jìn)化而來
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：科學(xué)家們今日（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年12月22日）在《BMC Biology》上報(bào)告稱，盡管蛇、動(dòng)物的毒蛋白一些蜥蜴乃至一些哺乳動(dòng)物在3億多年前就已經(jīng)分離，同祖唾液但它們的進(jìn)化毒液卻是由同一祖先的唾液蛋白進(jìn)化而來。
來自日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院(OIST)和澳大利亞國(guó)立大學(xué)的蛇蜥研究人員專注于研究在大多數(shù)蛇毒和所有其他爬行動(dòng)物和哺乳動(dòng)物的毒液中發(fā)現(xiàn)的一類毒素--稱為激肽釋放酶絲氨酸蛋白酶(kallikrein serine proteases)，另外還將它們的蜴和液由起源追溯到在一個(gè)共同祖先中發(fā)現(xiàn)的基因。
“毒液是哺乳由有毒蛋白質(zhì)組成的雞尾酒，其已經(jīng)在整個(gè)動(dòng)物界進(jìn)化，動(dòng)物的毒蛋白通常是同祖唾液作為一種殺死或固定獵物的方法，”這項(xiàng)研究的進(jìn)化論文共同第一作者、OIST的蛇蜥博士生Agneesh Barua指出，“在蛇中發(fā)現(xiàn)的蜴和液由口腔毒液系統(tǒng)特別復(fù)雜，它們的哺乳毒液的起源仍不清楚。”
在之前的一篇論文中，Barua和他的同事發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物的唾液腺和蛇的毒腺在一組調(diào)控基因中有著相似的活動(dòng)模式，這表明蛇和哺乳動(dòng)物中都存在毒液進(jìn)化所需的基礎(chǔ)。
“在那篇論文中，我們假設(shè)在蛇和哺乳動(dòng)物的祖先中有一組共同的基因具有毒性潛力。蛇和哺乳動(dòng)物隨后走上了不同的進(jìn)化之路，蛇的譜系進(jìn)化出多樣化和越來越多的有毒混合物，而在哺乳動(dòng)物中，毒液確實(shí)在進(jìn)化但程度要小得多。但我們想知道的是，哺乳動(dòng)物和蛇類毒液內(nèi)的毒素是否從一個(gè)共同的祖先基因進(jìn)化而來，”Barua說道。
激肽釋放酶絲氨酸蛋白酶是一種蛋白質(zhì)降解酶，它在調(diào)節(jié)血壓方面起著關(guān)鍵作用。盡管哺乳動(dòng)物唾液的功能至今仍不清楚，但當(dāng)中含有少量的該種蛋白質(zhì)。然而在毒蛇和哺乳動(dòng)物如鼩鼱和溝齒鼩中，這些蛋白質(zhì)已經(jīng)進(jìn)化出了毒性。當(dāng)大量注射時(shí)，它們會(huì)急劇降低血壓有可能導(dǎo)致昏迷甚至死亡。
早期，研究人員注意到蛇毒中的激肽釋放酶絲氨酸蛋白酶跟哺乳動(dòng)物唾液中的絲氨酸蛋白酶在生化方面有相似之處，但科學(xué)家們直到現(xiàn)在才知道它們事實(shí)上是否有關(guān)聯(lián)。Barua指出：“有許多不同的絲氨酸蛋白酶具有高度的相似性，直到現(xiàn)在，要分離出確定進(jìn)化歷史所需的正確基因太難了。”
隨著基因組學(xué)方法的最新進(jìn)展，該研究小組能識(shí)別和比較爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類和哺乳動(dòng)物的所有激肽釋放酶以創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)化樹。
令人振奮的是，他們發(fā)現(xiàn)蛇毒激肽釋放酶和哺乳動(dòng)物唾液激肽釋放酶確實(shí)是從同一個(gè)祖先基因進(jìn)化而來的。
“這確實(shí)是我們假設(shè)的有力證據(jù)，即毒液是從一個(gè)具有毒性潛力的祖先的共同基因組中進(jìn)化而來的，然而最令人驚訝的是，無毒的唾液激肽釋放酶如在人類和小鼠中發(fā)現(xiàn)的那些也是從同一個(gè)祖先基因進(jìn)化而來的，”Barua表示。
事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物唾液中的無毒激肽釋放酶跟蛇中發(fā)現(xiàn)的毒液毒素的關(guān)系比跟哺乳動(dòng)物內(nèi)發(fā)現(xiàn)的其他激肽釋放酶的關(guān)系更為密切。
總體來說，這一證據(jù)表明，包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物中的唾液激肽釋放酶也有進(jìn)化成為有毒物質(zhì)的潛力。
不過Barua很快補(bǔ)充稱有一個(gè)注意事項(xiàng)--“僅僅因?yàn)槲覀冇羞M(jìn)化毒液的構(gòu)件并不意味著這將發(fā)生。毒液的制造在能量上非常昂貴，所以必須有強(qiáng)大的生態(tài)壓力，而人類和大多數(shù)哺乳動(dòng)物都沒有。”
但他指出，這確實(shí)告訴我們，有毒和無毒的哺乳動(dòng)物之間的界限比以前想象的要模糊。