澳大利亚蜥蜴发生变异,能够抵抗蛇毒

石龙子和蜜獾“击中了同一个分子靶点”。毒理学家对此表示关注。
Australian major skink
澳大利亚巨型石龙子(Bellatorias frerei)进化出了抵抗蛇神经毒素中特定成分的能力。来源:Scott Eipper

乍一看,澳大利亚石龙子与凶猛的蜜獾或敏捷的猫鼬之间似乎没有什么明显的联系。但根据昆士兰大学研究人员的说法,在分子生物学层面可以找到一个关键的共同点——这个共同点可能会带来开发出新型、更有效的蛇毒抗蛇毒血清。

澳大利亚是超过 100 种毒蛇的家园,其中包括一些世界上最致命的蛇。对大多数生物——包括人类——而言,如果不接受治疗,被这些毒蛇咬伤会迅速致命。大约 3000 万年前,当第一批蛇来到这个大陆时,猎物几乎没有机会对抗已经高度进化的内陆太攀蛇和南部铁线蛇的祖先。经过几代生物学上的优化,一些物种现在已经进化出了更强的逃避捕食者的能力。这通常表现为更好的灵活性、敏锐的听觉和增强的视力。但对于某些石龙子,比如澳大利亚巨型石龙子来说,这种蜥蜴的保护能力已经嵌入了特定的基因突变中。

研究合著者、动物学家 Bryan Fry 在一份声明中说:“我们在石龙子身上看到的是最具巧思的进化。”

就巨型石龙子(Bellatorias frerei)而言,它们的抗性来自于一种被称为烟碱乙酰胆碱受体的关键肌肉成分发生的微小变化。

Fry 解释说:“这种受体通常是神经毒素的靶点,神经毒素会结合到它上面,阻断神经肌肉的沟通,导致快速瘫痪和死亡。”

通过功能测试,研究人员注意到巨型石龙子的突变与保护蜜獾和猫鼬免受眼镜蛇毒液侵害的突变是相同的。Fry 补充说,在蜥蜴和哺乳动物身上看到相同的抗性“非常 remarkable”。

他说:“进化一直在击中同一个分子靶点。”

Fry 的团队记录了 25 个石龙子谱系在同一结合位点产生了“天然的对策”,从而阻止了蛇毒发挥作用。这些对策还包括一种释放糖分子以物理阻碍毒素的突变,以及一种取代了受毒液影响的蛋白质构建模块的基因改变。为了验证他们的观察结果,包括研究合著者 Uthpala Chandrasekara 在内的毒理学家使用了合成肽和受体模型来模拟蛇咬。

Chandrasekara 说:“数据非常清楚,一些经过修饰的受体根本没有反应。想到蛋白质上一个微小的变化,在面对剧毒捕食者时,可能意味着生与死的区别,这真是太迷人了。”

研究人员希望,对进化产生的蛇毒中和机制的更好理解,能够帮助科学家们开发出抗蛇毒血清、治疗方法和其他生物医学发现。

这些发现发表在《国际分子科学杂志》上。

 

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