新证据显示哺乳动物的唾液腺和蛇的毒液腺有着共同的遗传基础

发表于 4年以前 | 总阅读数：687 次

这些共同的基因通过确保腺体能够产生大量的功能性蛋白质，为毒液的进化提供了重要基础。这些发现提供了第一个直接证据，证明毒腺是由早期唾液腺进化而来。在适当的进化条件下，哺乳动物的唾液腺可能被重新用于毒液功能。

来自冲绳科技大学研究生院(OIST)和澳大利亚国立大学（ANU）的科学家建议，哺乳动物不是毒物，小鼠也不是--但是在我们的基因组中潜藏着这种潜力。正如《美国科学院院刊》（PNAS）所报道的那样，研究人员发现，爬行动物和哺乳动物中都存在进化口毒所需的遗传基础。

该研究还提供了蛇类的毒腺和哺乳动物的唾液腺之间存在潜在分子联系的第一个具体证据。

研究第一作者，OIST的博士生Agneesh Barua说："毒液是动物用来固定和杀死猎物以及进行自卫的一种‘鸡尾酒’蛋白。关于毒液的有趣之处在于它出现在如此多的不同动物身上：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方式来传递毒液，但口服系统--即通过咬伤来注射毒液--是最常见和研究得最透彻的一种。"

但科学家们仍在对口腔毒液的起源进行归纳。对蛇的这一最新研究，是对以其强有力的咬合力而闻名和恐惧的动物群体的研究，现在揭示了口腔毒液的古老基础。

在此之前，科学家们一直专注于编码构成有毒混合物的蛋白质的基因。“然而，目前在毒液中发现的许多毒素是在口腔毒液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崛起，”Barua说。

因此，该团队寻找与毒液基因一起工作并与之紧密互动的基因。科学家们使用了从中国台湾哈布蛇（一种在亚洲发现的蝮蛇）身上收集的毒液腺。

研究人员确定了大约3000个这些“合作”基因，并发现它们在保护细胞免受产生大量蛋白质的压力方面发挥了重要作用。这些基因也是调控蛋白质修饰和折叠的关键。

当蛋白质被制造出来时，氨基酸的长链必须以一种特定的方式折叠在一起。就像做折纸时的错误折叠一样，一个错误的步骤会使蛋白质无法形成它正常运作所需的形状。折叠错误的蛋白质也可以积累并损害细胞。

"这些基因在未折叠蛋白反应途径中的作用很有意义，因为毒液是复杂的蛋白质混合物。所以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，以便它们能有效地发挥作用，"Barua解释说。

研究人员随后查看了整个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，并发现它们含有自己版本的这些基因。

当研究小组观察哺乳动物体内的唾液腺组织时，他们发现这些基因的活动模式与在蛇毒腺中看到的相似。因此，科学家们认为，哺乳动物的唾液腺和蛇的毒液腺有一个古老的功能核心，自从这两个品系在数亿年前分裂以来，一直保持着这种功能。

“许多科学家凭直觉认为这是真的，但这是毒液腺从早期唾液腺进化而来这一理论的第一个真正坚实的证据，”Barua说。“而当蛇类随后疯狂地将许多不同的毒素纳入它们的毒液并增加参与生产毒液的基因数量时，像鼩鼱这样的哺乳动物则生产更简单的毒液，与唾液具有高度的相似性。”

唾液腺的功能显然很容易被重新利用为毒液，这一点令人吃惊--可能意味着科学家们开始以一种令人不安的新眼光来看待其他哺乳动物。

“20世纪80年代有实验表明，雄性小鼠在其唾液中产生的化合物在注射到大鼠体内时具有很强的毒性，”Barua说。“如果在某些生态条件下，在其唾液中产生更多有毒蛋白质的小鼠有更好的繁殖成功率，那么在几千年后，我们可能会遇到有毒的小鼠。”

小鼠是否在这条进化道路上，是一个需要进一步调查的问题，但它肯定模糊了有毒和无毒物种之间的界限。