蛇的毒液和哺乳动物的唾液蛋白有着共同的起源

蛇、一些蜥蜴甚至一些哺乳动物都可能会被毒蛇咬伤。科学家们今天在BMC Biology 上报告说，虽然这些谱系在 3 亿多年前分裂，但它们的毒液是从相同的祖先唾液蛋白进化而来的。

来自冲绳科学技术研究生院 (OIST) 和澳大利亚国立大学的研究人员专注于在大多数蛇毒和所有其他爬行动物和哺乳动物毒液中发现的一类毒素，称为激肽释放酶丝氨酸蛋白酶，并将它们的起源追溯到一个基因发现于一个共同的祖先。

“毒液是在整个动物王国进化的有毒蛋白质的混合物，通常是作为杀死或固定猎物的一种方法，”共同第一作者和博士阿格尼什巴鲁亚解释说。OIST的学生。“在蛇身上发现的口腔毒液系统特别复杂，它们毒液的来源仍不清楚。”

在之前的一篇论文中，Barua 和他的同事发现哺乳动物的 唾液腺和蛇毒腺在一组调节基因中具有相似的活动模式，这表明毒液进化所需的基础存在于蛇和哺乳动物中。

“在那篇论文中，我们假设在蛇和哺乳动物的祖先中，有一组具有潜在毒性的共同基因，”Barua 说。“然后蛇和哺乳动物采取了不同的进化路径，蛇谱系进化出多样化且毒性越来越大的混合物，而在哺乳动物中，毒液确实进化了，但程度要小得多。但我们想知道的是哺乳动物和蛇毒中的毒素是否存在从一个共同的祖先基因进化而来。”

激肽释放酶丝氨酸蛋白酶是一种蛋白质降解酶，在调节血压中起关键作用。哺乳动物唾液中含有少量这些蛋白质，尽管它们的功能至今仍不清楚。但在毒蛇和哺乳动物中，如鼩鼱和鼩鼱，这些蛋白质已经进化出毒性。当大量注射时，它们会显着降低血压，可能导致失去知觉甚至死亡。

早期，研究人员注意到蛇毒中的激肽释放酶丝氨酸蛋白酶与哺乳动物唾液中的激肽释放酶丝氨酸蛋白酶之间的生化相似性，但科学家直到现在才知道它们实际上是否相关。“有许多不同的丝氨酸蛋白酶具有高度的相似性，直到现在，分离确定进化历史所需的正确基因还是太困难了，”Barua 说。

唾液激肽释放酶，如在小鼠、人类和鼩鼱和鼩鼱等有毒哺乳动物中发现的那些，与毒蛇中发现的有毒丝氨酸蛋白酶激肽释放酶密切相关。信用：OIST

随着基因组方法的最新进展，研究小组能够识别和比较爬行动物、两栖动物、鱼类和哺乳动物中的所有激肽释放酶基因，以创建进化树。

令人兴奋的是，他们发现蛇蛇毒激肽释放酶的丝氨酸蛋白酶和哺乳动物唾液腺激肽释放酶的确演变从同一祖先基因。

“这确实有力地证明了我们的假设，即毒液是从具有潜在毒性的祖先的一组共同基因进化而来的，”Barua 说。“但最令人惊讶的是，无毒的唾液激肽释放酶，就像在人类和小鼠中发现的一样，也是从相同的祖先基因进化而来的。”

事实上，研究人员发现哺乳动物唾液中的无毒激肽释放酶与蛇中发现的有毒毒素的关系比与哺乳动物中发现的其他激肽释放酶的关系更密切。

总体而言，这一证据表明哺乳动物(包括人类)中的唾液激肽释放酶蛋白也具有变得有毒的进化潜力。

但是，Barua 很快补充说，有一个警告。“仅仅因为我们拥有进化毒液的基石，并不意味着会发生这种情况。毒液的制造成本确实非常昂贵，因此必须对它产生强大的生态压力，而人类和大多数哺乳动物没有这种压力。 ”

但这确实告诉我们，他说，有毒和无毒哺乳动物之间的界限比以前想象的要模糊。

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