據(jù)《紐約時報》報道,，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,。因為它的毒液的毒性是眼鏡蛇的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？科學家利用基因解碼技術(shù),，揭開了這個謎團,。
研究蛇毒，為的是破譯過去6000萬年進化的秘密
弗蘭·弗利博士是墨爾本大學的一名生物學家,。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，每年他處理的蛇可能達到2000到3000條,。
他承認：“與其中的一些蛇打交道冒很大風險,。我習慣于進行非常刺激的跳臺滑雪和沖浪運動。但是,，這些運動所冒的風險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工作的目的。他的目標是破解蛇毒在過去6000萬年進化的秘密,。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,。他認為，明白了蛇毒進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劃,。”
無毒的蛇實際上是有毒的
弗蘭博士說，“從開始學會走路起”,，他就迷上了毒蛇,。在上世紀九十年代末，他開始寫關(guān)于內(nèi)陸毒蛇的學術(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行分析,，當發(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行更仔細的觀察。
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,。許多研究人員認為,，像響尾蛇和眼鏡蛇這樣不同類別的毒蛇，它們毒素的進化是獨立的,，這些毒蛇的近親是無毒蛇,。但弗蘭博士通過多年的研究認為他們的結(jié)論是錯誤的。他說：“無毒的蛇實際上是有毒的,，只是它們產(chǎn)生的毒量很少而已,。”他也承認，這并不意味著這些蛇是危險的,。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)激勵著弗蘭博士進行更深一層的研究,，去發(fā)現(xiàn)蛇毒進化的秘密,。他的這一計劃在幾年前幾乎是不可能的，因為當時傳統(tǒng)的確認新毒的方法非常簡單,。但為“人類基因組計劃”而開發(fā)的技術(shù)改變了一切,。他說：“我們不再需要花費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,。”
與弗蘭博士進行毒液研究合作的分子進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)能夠確認毒液腺細胞里所有活躍的基因,，并能解讀它們的DNA順序,。毒液腺細胞里大約一半的基因產(chǎn)生有名的“護家”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：“我仍然認為,，我們的發(fā)現(xiàn)只是皮毛,。”
毒液基因進化樹破譯毒蛇進化
現(xiàn)在，弗蘭博士已經(jīng)建立起了這些毒液基因的進化樹,，發(fā)現(xiàn)了蛇毒進化的秘密,。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，一些種類的蛇進化為毒性極強的蛇,。他說：“這是蛇類在適應環(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,、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,。有一些研究人員認為,，毒液中的毒素是改進了的唾液蛋白。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)表的報告中關(guān)于毒液基因中的DNA的論述與這種觀點不同。他在通過對網(wǎng)絡上的與其相關(guān)的非毒基因數(shù)據(jù)進行研究之后,，建立了24個毒素基因進化樹,。只有兩例毒素基因是從唾液基因進化來的。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化來的,，比如從血液,、大腦或肝臟等。
基因補充發(fā)揮重要作用
研究表明,，一種典型的毒素基因的進化很可能始于對活動在其他器官的基因的偶然復制,。在一個被稱為基因補充的過程中，基因復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化的，但是僅此而已,。比如,，特拉維夫大學生物學家艾蘭扎爾·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,。”
基因補充這一概念其實并不新鮮,，科學家已經(jīng)找到證據(jù)，證明基因補充的確在包括眼睛在內(nèi)的器官進化過程中發(fā)揮著作用,，在蛇毒的進化過程中,，它扮演的角色就更重要了。蛇的家族世系在進化,，蛇毒也在進化,，新的基因被“借”來產(chǎn)生新毒，現(xiàn)在的基因復制多次后,，又產(chǎn)生了大量分子的變種,。
這樣的快速進化使得蛇毒的針對性越來越強。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,。這樣的快速進化已經(jīng)產(chǎn)生了大量復雜的研究人員過去極少研究的毒液分子，而要研究它們,，只靠碰運氣既不經(jīng)濟,，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,。
進化到今天，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,，“如果我們?nèi)祟惖男袨閷е履撤N蛇滅絕,，那么我們可能會因此失去未來的某種‘神藥’。”
