响尾蛇可能进化出特有的毒液

新的发现可能危及长期存在的生物学理论。
Coiled rattlesnake near flowering bush
研究人员收集并分析了来自 11 个无人居住岛屿上 83 条响尾蛇的毒液。其中包括来自墨西哥南下加利福尼亚州圣何塞岛的红钻响尾蛇(Crotalus ruber)。图片来源:Ricardo Ramírez Chaparro

进化生物学中一个长期的理论认为,像响尾蛇这样的毒液捕食者常常会演化出复杂的毒液,以麻痹最广泛的猎物。一个地区的生态多样性越丰富,本地响尾蛇就越有可能拥有多种致命的血细胞溶解毒素,以阻止猎物逃跑、干扰血液凝固以及分解组织。但最近在加利福尼亚湾的一系列岛屿上进行的野外考察似乎挑战了这一普遍假设。根据 4 月 23 日发表在《Evolution》杂志上的一项研究,尽管一些蝰蛇生活在环境极其多样的地区,但它们却产生了含有较少且更集中的毒素的毒液。

南佛罗里达大学整合生物学系的几位研究人员最近跨越了加利福尼亚湾的 11 个无人岛屿。加利福尼亚湾是位于墨西哥下加利福尼亚州与该国西北部大陆海岸之间的大型海湾。在那里,由助理教授 Mark Margres 领导的一个团队沿着海滩露营,等到黄昏时气温下降到足以让响尾蛇出来活动。最终,Margres 和他的同事们从 83 条响尾蛇身上收集了毒液,其中一些蛇长达四英尺。

Close up of rattlesnake venom extraction
从响尾蛇身上提取毒液。蛇被轻轻地诱导咬住覆盖有 parafilm 的收集杯,之后被安全地放回原捕捉地点。图片来源:Ricardo Ramírez Chaparro Jacobo Reyes Velasco

该研究的合著者、博士生 Samuel Hirst 在一份声明中说:“下加利福尼亚的岛屿是原始的,基本未受人类活动影响,这使它们成为研究隔离环境中进化过程的非凡之地。”

与许多进化生物学家一样,Margres 和 Hirst 曾认为,较大的岛屿生物多样性应该会导致响尾蛇产生更复杂的毒液,以适应更广泛的猎物。

Hirst 说:“然而,我们发现的情况恰恰相反。”

随后对收集到的毒液进行的分析显示,竞争更激烈、空间更大的岛屿上,响尾蛇的毒素反而更特化。这使得研究人员推测,当竞争减少时,毒液捕食者实际上可能会演化出更适合特定猎物的毒液组合。这些新的发现可能很快帮助专家更好地理解物种如何在日益碎片化的自然环境中进化。

Researcher using vial to collected snake venom
项目研究员 Sam Hirst 在毒液提取后收集毒液。毒液在野外干燥,之后在南佛罗里达大学 (USF) 的化学纯化分析和筛选 (CPAS) 核心设施进行分析。图片来源:Ricardo Ramírez Chaparro Jacobo Reyes Velasco

Margres 说:“栖息地碎片化就像打碎一个完整的拼图。一个健康、完整的生态系统就像一个拥有 1000 块拼图的拼图,每一块都各就各位——你可以清楚地看到完整的画面。但是当你开始将其碎片化时,一些拼图块会丢失或被打乱,图像就会变得扭曲。这种扭曲代表了生态系统功能的破坏。”

这项研究的意义不仅限于地球上最后剩下的一些原始荒野。人类对全球各地生态系统进行的快速、前所未有的改变,正在颠覆无数物种数百万年的进化历程。通过减少生物多样性,人类不仅可能改变种群数量和食物链——我们也可能迫使响尾蛇等物种在分子层面上进行适应。

未来,Margres 的团队希望继续探索岛屿系统如何影响栖息地碎片化和遗传多样性。他们还打算测试目前现有的抗蛇毒血清对从加利福尼亚湾蝰蛇收集的响尾蛇毒液的有效性。

Margres 说:“这不仅仅是关于响尾蛇——这是关于理解生命在隔离和生物多样性开始变化的根本方式。”

 

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