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圖片來(lái)源：Pixabay

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來(lái)源 livescience

原作 Stephanie Pappas

翻譯 全季康

編輯 魏瀟

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人類(lèi)能演化出分泌毒液的能力嗎？雖然我們不會(huì)和響尾蛇或者鴨嘴獸一起加入有毒動(dòng)物的隊(duì)伍，但是一項(xiàng)最新研究表明：人類(lèi)，或者說(shuō)所有的爬行動(dòng)物和哺乳動(dòng)物，都有著產(chǎn)生毒液的一整套“工具包”。

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這一套與人類(lèi)唾液腺有關(guān)的可調(diào)控基因，向我們講述了毒液是如何在無(wú)毒動(dòng)物身上經(jīng)歷了 100 多次獨(dú)立演化后出現(xiàn)的。

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研究的共同作者之一，日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（Okinawa Institute of Science and Technology）的進(jìn)化遺傳學(xué)博士生 Agneesh Barua 說(shuō)：“重點(diǎn)是，我們擁有全部的必需素材?，F(xiàn)在只等演化推我們一把?！?/p>

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從口腔分泌毒液在動(dòng)物界十分常見(jiàn)，蜘蛛、蛇、以及唯一有毒的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物蜂猴都是如此。生物學(xué)家早就知道毒腺是一種特異化的唾液腺，但這項(xiàng)最新的研究揭示了這一變化背后的分子機(jī)制。

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沒(méi)有參與此項(xiàng)研究的澳大利亞昆士蘭大學(xué)（University of Queensland）生物化學(xué)家、毒液研究專(zhuān)家 Bryan Fry 評(píng)論道：“這一研究將會(huì)是這個(gè)領(lǐng)域的里程碑。他們針對(duì)一些異常復(fù)雜的問(wèn)題做了很棒的研究?！?/p>

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一件靈活的武器

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未參與本研究的英國(guó)倫敦國(guó)家歷史博物館研究員 Ronald Jenner 表示：毒液是大自然靈活性的終極體現(xiàn)。毒液中的很多種毒素會(huì)出現(xiàn)在完全不同的幾種動(dòng)物身上。例如蜈蚣毒液中的某幾種成分也會(huì)出現(xiàn)在蛇毒中。

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Barua 告訴 Live Science：這項(xiàng)研究并不關(guān)注那些快速演化且成分復(fù)雜的毒素。他和他的搭檔 Alexander Mikheye 一同把注意力集中在了“管家基因”上。它們與毒液的形成相關(guān)但是并不控制毒素的產(chǎn)生，是構(gòu)成整個(gè)毒液系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

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研究人員首先分析了原矛頭蝮蛇（Trimeresurus mucrosquamatus）的基因組。這是一種有棕色斑點(diǎn)的毒蛇，它被認(rèn)定為日本沖繩的入侵物種而被詳細(xì)研究過(guò)。

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Barua 說(shuō)：“一旦知道了動(dòng)物全部基因的功能，我們就能從中找出那些與分泌毒液有關(guān)的基因。”

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研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一大堆相關(guān)基因，它們廣泛的分布在羊膜動(dòng)物（羊膜動(dòng)物指那些在體內(nèi)或者體外孵蛋的動(dòng)物，包括爬行動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)以及部分哺乳動(dòng)物）的各種組織細(xì)胞中。Barua 表示，其中許多基因的功能是參與蛋白質(zhì)的折疊。而產(chǎn)生的大量毒液正是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的。

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他說(shuō)：“能夠分泌毒液的組織必須保證高質(zhì)量蛋白質(zhì)的合成?！?/p>

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毫無(wú)懸念的是，這類(lèi)具有調(diào)節(jié)功能的管家基因也在人類(lèi)的唾液腺中表達(dá)，并負(fù)責(zé)調(diào)控一種唾液中大量表達(dá)的蛋白。這是很多種動(dòng)物都能夠演化出毒腺的遺傳基礎(chǔ)。

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從無(wú)毒到有毒

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換句話說(shuō)，在所有哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物的口腔中，形成毒腺的遺傳框架都已經(jīng)搭好了。人和小鼠已經(jīng)能夠表達(dá)一種毒液系統(tǒng)中的關(guān)鍵蛋白——激肽釋放酶（kallikrein）。這種被分泌進(jìn)唾液中的酶具有消化其它蛋白質(zhì)的功能。Fry 表示，激肽釋放酶是一種很穩(wěn)定的蛋白，突變不會(huì)輕易地讓它失活，因此發(fā)生在這種酶的突變能夠使毒液產(chǎn)生的效果變得更痛苦，更致命（激肽釋放酶的作用之一是導(dǎo)致血壓驟降）。在動(dòng)物界中，激肽釋放酶廣泛存在于毒液中并不是一個(gè)巧合。這種酶的任何變體都有著很高的活性，并且可以引發(fā)各種各樣的致命效應(yīng)。

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不過(guò)，除非人類(lèi)目前成功的攝食和求偶策略開(kāi)始崩潰，不然這一切不太可能發(fā)生。Jenner 表示，毒液通常是一種防御或者制服獵物的手段。進(jìn)一步講，毒液的演化高度依賴動(dòng)物的生存方式。

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Fry 說(shuō)，演化能夠讓毒液變得符合動(dòng)物的生存需要。同一物種僅僅因?yàn)樯姝h(huán)境的不同，就會(huì)產(chǎn)生不同的毒液。例如一種在沙漠中生活的蛇，它們?cè)谏衬h(huán)境中主要以小鼠為食，分泌的毒液主要作用于獵物的循環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)樵谄皆喜东@被咬之后瀕臨死亡的獵物比較容易。在山區(qū)附近生存的同種蛇主要的捕食對(duì)象是蜥蜴，它們的毒液主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)，因?yàn)槿绻患皶r(shí)讓獵物癱瘓，它們就會(huì)很容易躲進(jìn)縫隙里，再也找不到。

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Jenner 表示，有幾種哺乳動(dòng)物也能夠分泌毒液。吸血蝙蝠擁有防止血液凝結(jié)的毒性唾液。這一化學(xué)武器讓他們能夠從傷口有效吸食血液。鼩鼱和與它們相似的溝齒鼩（一種小型穴居哺乳動(dòng)物）可以用毒液制服比自己體型還要大的獵物。鼩鼱有時(shí)也用它們的毒液麻痹獵物（特別是一些昆蟲(chóng)和其它無(wú)脊椎動(dòng)物），這樣可以把后者儲(chǔ)存起來(lái)以供日后食用。鴨嘴獸也有毒但不在嘴里，而是在后腿的毒刺上。它們通常用毒液來(lái)爭(zhēng)取配偶或恐嚇對(duì)手。

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Fry 表示，人類(lèi)發(fā)明了工具、武器以及社會(huì)結(jié)構(gòu)來(lái)解決這些問(wèn)題，所以用不上毒液。而且生成毒液的代價(jià)高昂，合成和折疊相關(guān)蛋白都需要很多能量。如果不需要毒液的話，這一功能會(huì)很快退化掉。一些海蛇雖然還殘存有毒腺，但是已經(jīng)不再產(chǎn)生毒液了。因?yàn)樗鼈儾恍枰枚狙纴?lái)捕魚(yú)，而是開(kāi)始食用魚(yú)卵。

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Fry 認(rèn)為，這項(xiàng)新研究可能會(huì)讓人們不再憧憬擁有分泌毒液這一超能力。但是理解調(diào)控毒液合成的遺傳機(jī)制對(duì)醫(yī)學(xué)很有幫助。如果眼鏡蛇的腦部細(xì)胞開(kāi)始表達(dá)應(yīng)該在毒腺里表達(dá)的基因，那么它會(huì)立即把自己毒死。了解基因是如何在不同組織細(xì)胞中的調(diào)控過(guò)程，可以幫助我們更好地理解包括癌癥在內(nèi)的疾病。因?yàn)榘┌Y造成疾病甚至死亡的原因正是腫瘤組織開(kāi)始失控并分泌本不應(yīng)生成的物質(zhì)。

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Fry 說(shuō)：“這項(xiàng)研究的重要性已經(jīng)超出了原本的學(xué)科范疇，因?yàn)樗鼮樯鲜鲇腥さ膯?wèn)題提供了新的平臺(tái)?！?/p>

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原文鏈接：

https://www.livescience.com/could-humans-be-venomous.html


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