據(jù)《紐約時報(bào)》報(bào)道,，在澳大利亞內(nèi)陸，生長著一種九英尺長的眼鏡蛇科毒蛇———大班毒蛇,。這是一種誰也惹不起的動物,。因?yàn)樗亩疽旱亩拘允茄坨R蛇的50倍！它的牙很長一直伸到下頜外邊,。人和其他動物被這種蛇咬傷之后會在片刻昏迷,，很快死亡。大班蛇的毒液為何具有如此大的殺傷力,？科學(xué)家利用基因解碼技術(shù),，揭開了這個謎團(tuán)。
研究蛇毒,，為的是破譯過去6000萬年進(jìn)化的秘密
弗蘭·弗利博士是墨爾本大學(xué)的一名生物學(xué)家,。和絕大多數(shù)人不一樣，他不僅敢打擾這種蛇,，他還主動出擊,，到灌木叢中尋找它，用袋子把它們裝起來,。然后,，他會抓住它的頭部，觀察毒液從它的牙中流出,。除了這種毒蛇外,，弗蘭博士還從死了的蛙蛇、響尾蛇,、眼鏡王蛇,、海蛇及許多其他蛇身上收集毒液。他估計(jì),，每年他處理的蛇可能達(dá)到2000到3000條,。
他承認(rèn)：“與其中的一些蛇打交道冒很大風(fēng)險(xiǎn)。我習(xí)慣于進(jìn)行非常刺激的跳臺滑雪和沖浪運(yùn)動,。但是,，這些運(yùn)動所冒的風(fēng)險(xiǎn)都沒有與這些蛇打交道大。”尋找刺激并不是34歲的弗蘭博士做這項(xiàng)工作的目的,。他的目標(biāo)是破解蛇毒在過去6000萬年進(jìn)化的秘密,。他相信，推算這些蛇的過去必將有助于醫(yī)藥領(lǐng)域的突破,。
在過去的35年里,，科學(xué)家們已經(jīng)將蛇毒轉(zhuǎn)化為藥物。就在今年2月,，弗蘭博士和他的同事們還為從這種蛇身上發(fā)現(xiàn)的一種分子申請了專利,。這種物質(zhì)可能會對治療心臟衰竭有幫助。他認(rèn)為,，明白了蛇毒進(jìn)化的秘密可以加速這一問題的解決,。他說：“我們?yōu)榱耸寡芯坷^續(xù)下去必須有一個好的計(jì)劃,。”
無毒的蛇實(shí)際上是有毒的
弗蘭博士說,，“從開始學(xué)會走路起”,，他就迷上了毒蛇,。在上世紀(jì)九十年代末,，他開始寫關(guān)于內(nèi)陸毒蛇的學(xué)術(shù)論文時,，就開始了抓蛇和擠毒液的經(jīng)歷。為了發(fā)現(xiàn)新的毒素,，他就要對新毒液中的分子進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些分子與已知毒液的分子相近時,，他就把它們分離出來進(jìn)行更仔細(xì)的觀察,。
隨著弗蘭博士發(fā)現(xiàn)毒液種類的增多，他開始考慮這些毒液如何進(jìn)化的問題,。他說,，這是一個非常有爭議的領(lǐng)域。許多研究人員認(rèn)為,，像響尾蛇和眼鏡蛇這樣不同類別的毒蛇,，它們毒素的進(jìn)化是獨(dú)立的,，這些毒蛇的近親是無毒蛇,。但弗蘭博士通過多年的研究認(rèn)為他們的結(jié)論是錯誤的。他說：“無毒的蛇實(shí)際上是有毒的，只是它們產(chǎn)生的毒量很少而已,。”他也承認(rèn),，這并不意味著這些蛇是危險(xiǎn)的。這些蛇所需要的就是使青蛙昏迷,，減緩其行動。
利用基因技術(shù)解碼蛇毒
這些發(fā)現(xiàn)激勵著弗蘭博士進(jìn)行更深一層的研究,，去發(fā)現(xiàn)蛇毒進(jìn)化的秘密,。他的這一計(jì)劃在幾年前幾乎是不可能的，因?yàn)楫?dāng)時傳統(tǒng)的確認(rèn)新毒的方法非常簡單,。但為“人類基因組計(jì)劃”而開發(fā)的技術(shù)改變了一切,。他說：“我們不再需要花費(fèi)一兩個月的時間來尋找兩三個蛋白質(zhì)的序列，在一個月里我可以完成近2000個序列,。這樣效率就有了極大的提高,。”
與弗蘭博士進(jìn)行毒液研究合作的分子進(jìn)化論專家阿萊加德羅·羅尼說：“這在15年前幾乎是不可想象的。”弗蘭博士已經(jīng)能夠確認(rèn)毒液腺細(xì)胞里所有活躍的基因,，并能解讀它們的DNA順序,。毒液腺細(xì)胞里大約一半的基因產(chǎn)生有名的“護(hù)家”蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)對所有動物來說都非常重要,。剩下的多數(shù)就是毒液了。在確定了幾種新毒素,，包括許多代表新類型毒液的毒素之后,，弗蘭博士說：“我仍然認(rèn)為，我們的發(fā)現(xiàn)只是皮毛,。”
毒液基因進(jìn)化樹破譯毒蛇進(jìn)化
現(xiàn)在,，弗蘭博士已經(jīng)建立起了這些毒液基因的進(jìn)化樹，發(fā)現(xiàn)了蛇毒進(jìn)化的秘密,。開始的時候,，蛇類的毒液都不多，就像現(xiàn)在我們所說的無毒蛇一樣,。后來,，一些種類的蛇進(jìn)化為毒性極強(qiáng)的蛇。他說：“這是蛇類在適應(yīng)環(huán)境方面邁出的最重要的一步,。”能夠產(chǎn)生毒液的蛇不再只依靠收縮身體和其他身體方法來捕食了,。這將蛇從肌肉發(fā)達(dá)、動作緩慢,、用收縮身體來捕食動物中解放出來,，它們變得更輕、更靈活，而且可以控制從海底到樹梢的任何空間,。
弗蘭博士的研究也為發(fā)現(xiàn)毒液分子的起源帶來了希望,。有一些研究人員認(rèn)為，毒液中的毒素是改進(jìn)了的唾液蛋白,。他們指出,，最初的唾液蛋白能夠幫助蛇在口里分解食物。
而弗蘭博士在今年3月份的《基因組研究》上發(fā)表的報(bào)告中關(guān)于毒液基因中的DNA的論述與這種觀點(diǎn)不同,。他在通過對網(wǎng)絡(luò)上的與其相關(guān)的非毒基因數(shù)據(jù)進(jìn)行研究之后,，建立了24個毒素基因進(jìn)化樹。只有兩例毒素基因是從唾液基因進(jìn)化來的,。而其他幾乎所有的都表明毒素基因是從活動在毒素腺外的基因進(jìn)化來的，比如從血液,、大腦或肝臟等,。
基因補(bǔ)充發(fā)揮重要作用
研究表明，一種典型的毒素基因的進(jìn)化很可能始于對活動在其他器官的基因的偶然復(fù)制,。在一個被稱為基因補(bǔ)充的過程中,，基因復(fù)制品中的一個可能發(fā)生變異，開始在毒腺中產(chǎn)生蛋白質(zhì),。在這種情況下,，這些蛋白質(zhì)在被射向蛇的獵物時就變得有害了。自然選擇促使這些蛋白質(zhì)更有殺傷力,。
以前有關(guān)毒液的研究表明,，一些毒素有可能是以這種方式進(jìn)化的，但是僅此而已,。比如,，特拉維夫大學(xué)生物學(xué)家艾蘭扎爾·科奇瓦博士及他的同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了洞穴角蝰的毒液與某些哺乳動物的酶相近?？破嫱卟┦空f：“我們僅僅是提出這個問題,，但是弗蘭博士用眾多的證據(jù)更加清晰更加明確地證明了它。”
基因補(bǔ)充這一概念其實(shí)并不新鮮,，科學(xué)家已經(jīng)找到證據(jù),，證明基因補(bǔ)充的確在包括眼睛在內(nèi)的器官進(jìn)化過程中發(fā)揮著作用，在蛇毒的進(jìn)化過程中,，它扮演的角色就更重要了,。蛇的家族世系在進(jìn)化，蛇毒也在進(jìn)化,，新的基因被“借”來產(chǎn)生新毒,，現(xiàn)在的基因復(fù)制多次后,，又產(chǎn)生了大量分子的變種。
這樣的快速進(jìn)化使得蛇毒的針對性越來越強(qiáng),。綠色樹眼鏡蛇與黑色樹眼鏡蛇是近親,，但前者生活在樹上，對鳥類的威脅更大,；后者生活在陸地上,，對鼠類威脅更大。這樣的快速進(jìn)化已經(jīng)產(chǎn)生了大量復(fù)雜的研究人員過去極少研究的毒液分子,，而要研究它們,，只靠碰運(yùn)氣既不經(jīng)濟(jì)，也非常困難,。
大班蛇毒液可迅速使獵物血壓下降
以弗蘭從內(nèi)陸大班蛇分離出的毒液分子為例,，弗蘭發(fā)現(xiàn)它們是從一個名叫尿鈉排泄縮氨酸的蛋白質(zhì)家族進(jìn)化而來,，在蛇類,、人類和其他脊椎動物中，這些縮氨酸的作用是使心臟周圍的肌肉松弛的,。
內(nèi)陸大班毒蛇祖先在蛇毒中產(chǎn)生這些蛋白質(zhì),，隨時間的推移，這種蛋白質(zhì)松弛肌肉的能力越來越強(qiáng),。
進(jìn)化到今天,，只要接觸到大班蛇的毒液，它們的獵物大動脈的血壓就會迅速下降,，發(fā)生血塊凝結(jié),，獵物因此而死。
查清楚這些蛇毒的進(jìn)化可以幫助弗蘭和他的同事們更好地理解它們的工作原理,。
弗蘭知道,，像他這樣以最致命的毒蛇為研究對象的人并不多，但他希望這些發(fā)現(xiàn)有助于蛇類的保護(hù),，“如果我們?nèi)祟惖男袨閷?dǎo)致某種蛇滅絕,，那么我們可能會因此失去未來的某種‘神藥’。”
