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为什么蛇不会中蛇毒?这大概是一个物理问题……

时间: 2021年01月22日 | 作者: 周郅璨 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
研究人员发现了一种出现在某些蛇类体内的新的突变形式,用一种类似于磁铁中两极互斥的机制,保护了神经靶点,避免了中毒。


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图片来源:pixabay


撰文丨周郅璨

编辑丨杨心舟


自然界中,捕食者和猎物之间的共同演化就是一场“军备竞赛”。而在动物的历史中,为了抵抗蛇毒这种致命化学武器,许多动物已经发生过多次相关的演化。


蛇毒是一种剧烈的神经毒素,它的结合靶点通常是带有强烈负电荷的神经受体,这就导致神经毒素将在进入生物体内后沿带正电荷的表面蔓延,并最终引导至神经靶点,进而相结合造成中毒麻痹的症状。


目前,科学家们已经发现有许多生物,如猫鼬、蜜獾等,它们通过基因突变获得了抵抗神经毒素的能力。相关突变能通过在神经受体外部伸展出树枝状结构,进而物理阻断神经毒素与受体的结合。


最近一项来自昆士兰大学的研究表明,除了这种已知的阻挡方式以外,还有另一种出现在某些蛇类体内的新的突变形式,用一种类似于磁铁中两极互斥的机制,保护了神经靶点,避免了中毒。


研究人员已经证明,这种新的抵抗蛇毒的突变已经在不同种类的蛇类体内演化了至少十次。一些蛇类在与有毒蛇类的共同生存中,为了避免中毒而被捕食,它们在演化中用带强正电荷的氨基酸取代了受体上带负电荷的氨基酸,这也就意味着神经毒素不再能与受体结合,相反它们会被排斥,进而起到了保护作用。相同的机制还出现在毒蛇自身体内,研究表明,这也是它们能抵抗自身毒液的原因之一。


昆士兰大学毒素进化实验室的副教授布莱恩·弗莱(Bryan Fry)说:“这是一种极具创造性的基因突变。”他的团队进一步证明,这种突变是由生物之间的共同演化产生的,例如行动缓慢,易受眼镜蛇捕食的缅甸蟒,它们具有极强的抗神经毒素能力。


同样的,另一种易受眼镜蛇攻击的缓慢移动的蛇类——南非鼹鼠蛇也具有极强的蛇毒抵抗力。相反,幼年就生活在树上的亚洲蟒,以及不与具有神经毒素的蛇类一起生活的澳大利亚蟒就不具备这种抵抗力。


该工作在发现生物体内新型蛇毒抵抗机制的基础上,研究也完善了蛇毒相关的演化理论。目前,关于这一新机制更详尽的原理还亟待探索。同时,研究中捕食生态学部分的工作也仍需进一步的自然观察来填补。未来的研究将集中于发现是否还有其他拥有这一突变的物种,以判断这一演化事件的普遍程度。


参考链接:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210115091359.htm

论文:Richard J. Harris, Bryan G. Fry. Electrostatic resistance to alpha-neurotoxins conferred by charge reversal mutations in nicotinic acetylcholine receptors. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2021; 288 (1942): 20202703 DOI: 10.1098/rspb.2020.2703