據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道,，在澳大利亞內(nèi)陸,，生長(zhǎng)著一種九英尺長(zhǎng)的眼鏡蛇科毒蛇———大班毒蛇。這是一種誰(shuí)也惹不起的動(dòng)物,。因?yàn)樗亩疽旱亩拘允茄坨R蛇的50倍,！它的牙很長(zhǎng)一直伸到下頜外邊。人和其他動(dòng)物被這種蛇咬傷之后會(huì)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(kāi)了這個(gè)謎團(tuán),。
研究蛇毒，為的是破譯過(guò)去6000萬(wàn)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(dòng)出擊,，到灌木叢中尋找它,，用袋子把它們裝起來(lái)。然后,，他會(huì)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(tái)滑雪和沖浪運(yùn)動(dòng)。但是,，這些運(yùn)動(dòng)所冒的風(fēng)險(xiǎn)都沒(méi)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(guò)去6000萬(wàn)年進(jìn)化的秘密。他相信,，推算這些蛇的過(guò)去必將有助于醫(yī)藥領(lǐng)域的突破,。
在過(guò)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(qǐng)了專利。這種物質(zhì)可能會(huì)對(duì)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(wèn)題的解決。他說(shuō)：“我們?yōu)榱耸寡芯坷^續(xù)下去必須有一個(gè)好的計(jì)劃,。”
無(wú)毒的蛇實(shí)際上是有毒的
弗蘭博士說(shuō),，“從開(kāi)始學(xué)會(huì)走路起”，他就迷上了毒蛇,。在上世紀(jì)九十年代末,，他開(kāi)始寫(xiě)關(guān)于內(nèi)陸毒蛇的學(xué)術(shù)論文時(shí)，就開(kāi)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(duì)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(shí),，他就把它們分離出來(lái)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(kāi)始考慮這些毒液如何進(jìn)化的問(wèn)題,。他說(shuō),，這是一個(gè)非常有爭(zhēng)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(wú)毒蛇,。但弗蘭博士通過(guò)多年的研究認(rèn)為他們的結(jié)論是錯(cuò)誤的,。他說(shuō)：“無(wú)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(dòng),。
利用基因技術(shù)解碼蛇毒
這些發(fā)現(xiàn)激勵(lì)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(shí)傳統(tǒng)的確認(rèn)新毒的方法非常簡(jiǎn)單,。但為“人類基因組計(jì)劃”而開(kāi)發(fā)的技術(shù)改變了一切。他說(shuō)：“我們不再需要花費(fèi)一兩個(gè)月的時(shí)間來(lái)尋找兩三個(gè)蛋白質(zhì)的序列,，在一個(gè)月里我可以完成近2000個(gè)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(shuō)：“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(duì)所有動(dòng)物來(lái)說(shuō)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(shuō)：“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(shù)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(shù),，發(fā)現(xiàn)了蛇毒進(jìn)化的秘密,。開(kāi)始的時(shí)候，蛇類的毒液都不多,，就像現(xiàn)在我們所說(shuō)的無(wú)毒蛇一樣,。后來(lái)，一些種類的蛇進(jìn)化為毒性極強(qiáng)的蛇,。他說(shuō)：“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(lái)捕食了。這將蛇從肌肉發(fā)達(dá),、動(dòng)作緩慢,、用收縮身體來(lái)捕食動(dòng)物中解放出來(lái)，它們變得更輕,、更靈活,，而且可以控制從海底到樹(shù)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(lái)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(guò)對(duì)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(gè)毒素基因進(jìn)化樹(shù),。只有兩例毒素基因是從唾液基因進(jìn)化來(lái)的,。而其他幾乎所有的都表明毒素基因是從活動(dòng)在毒素腺外的基因進(jìn)化來(lái)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(duì)活動(dòng)在其他器官的基因的偶然復(fù)制,。在一個(gè)被稱為基因補(bǔ)充的過(guò)程中,，基因復(fù)制品中的一個(gè)可能發(fā)生變異，開(kāi)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(shí)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(dòng)物的酶相近?？破嫱卟┦空f(shuō)：“我們僅僅是提出這個(gè)問(wèn)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(guò)程中發(fā)揮著作用，在蛇毒的進(jìn)化過(guò)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(lái)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(duì)性越來(lái)越強(qiáng),。綠色樹(shù)眼鏡蛇與黑色樹(shù)眼鏡蛇是近親，但前者生活在樹(shù)上,，對(duì)鳥(niǎo)類的威脅更大,；后者生活在陸地上，對(duì)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(guò)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(gè)名叫尿鈉排泄縮氨酸的蛋白質(zhì)家族進(jìn)化而來(lái)，在蛇類,、人類和其他脊椎動(dòng)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(shí)間的推移,，這種蛋白質(zhì)松弛肌肉的能力越來(lái)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(dòng)脈的血壓就會(huì)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(duì)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(huì)因此失去未來(lái)的某種‘神藥’。”
