虎纹响尾蛇生活在美国亚利桑那州和墨西哥北部，其产生的毒液非常奇特。这种毒液比任何其他响尾蛇的毒液都致命，但同时又最简单。仅有几种毒素就构成了这种强效物质，它会攻击受害者的神经系统。尽管其成分简单，但科学家们于1月18日在《美国国家科学院院刊》上报道，这种有毒物质却有着复杂的遗传基础。
研究人员对虎纹响尾蛇的基因组进行测序后发现，其拥有的与毒液相关的基因中，只有大约一半实际上被使用。他们表示，理解这一点可以更好地认识这种超危险的毒液，进而可能改善从蛇毒中提取的药物。
“我们有兴趣确定毒液层面的这种简单性是否也反映在基因型上，”南佛罗里达大学进化生物学家、新发现的合著者马克·马格雷斯（Mark Margres）说。换句话说，遗传密码是否与最终毒液产物所需的成分一样简单？或者，马格雷斯说，“他们只是从基因组中删除了大量基因，只剩下七到十二个（与毒液相关的）基因，还是他们拥有更多基因，并且通过不同的分子机制关闭了这些基因？”
虎纹响尾蛇毒液的关键成分是神经毒素，它们通过导致血压骤降和呼吸停止来杀死猎物。大多数响尾蛇不使用神经毒素来制服它们的食物；它们更常依赖一种叫做金属蛋白酶的化合物。
“它们就像肉类嫩肉剂；它们基本上会消化你的肉、你的细胞，”克莱姆森大学进化生物学家、另一位合著者克里斯托弗·帕金森（Christopher Parkinson）说。他表示，在许多响尾蛇，如西部钻石背响尾蛇，“毒液虽然强效，但却没有虎纹响尾蛇毒液那样致命。”
幸运的是，虎纹响尾蛇——因其鳞片上的条纹图案而得名——很少遇到并咬伤人类。“但如果它们咬伤人类，那将是非常非常危险的咬伤……因为其神经毒素含量很高，”帕金森说。
为了更好地了解这种奇特的毒液，帕金森、马格雷斯和他们的同事从一只虎纹响尾蛇身上采集了血液样本，并对其基因组进行了研究，基因组是一个生物体的全部遗传指令。马格雷斯说，大多数响尾蛇至少有50个基因参与制造毒液，其中可能包含50到100种不同的毒素。一般来说，大多数有毒的蝰蛇都有数十到数百种有毒蛋白质。
虎纹响尾蛇拥有51个被认为与毒液生产有关的基因。相比之下，草原响尾蛇有92个，眼镜蛇有232个。然而，虎纹响尾蛇基因组中那贫乏的51个基因中的许多似乎处于休眠状态。当研究人员检查七只虎纹响尾蛇的毒腺时，他们发现只有大约一半的毒液基因被转录成信使RNA，这是一种将DNA中的指令传递到细胞中可以将其转化为蛋白质的部分的关键分子。
最后，研究人员测量了哪些遗传指令实际上被合成了蛋白质；他们在虎纹响尾蛇毒液样本中确认了15种有毒蛋白质的存在。这表明，虎纹响尾蛇至少有一半，甚至可能更多的与毒液相关的基因，实际上并不构成其毒液的成分。
“下一个显而易见的问题是，为什么这个特定的基因仍然保留在基因组中，尽管它没有被表达？”马格雷斯说。“它有能力产生其他毒素，但它却没有，所以……我认为对虎纹响尾蛇来说，简单的毒液是有效的。”这种蛇没有必要让事情变得更复杂，甚至可能更具毒性，尽管从理论上讲它似乎有能力做到这一点。
有可能虎纹响尾蛇的祖先曾经拥有更复杂的毒液，但随着时间的推移而变得精简。或者，神经毒素可能曾经在响尾蛇物种中更为普遍，只是在进化过程中被淘汰了。
“我们的长期目标是了解毒液的进化——所有不同的特性是什么以及为什么，”帕金森说。“所以，我们要努力了解是什么驱动了我们在响尾蛇中看到的各种毒液变异。”
许多药物是从蛇毒中提取的，包括治疗高血压和中风的药物。这些药物中的大多数都基于在蛇毒中可检测到的毒素。
“（研究人员）只看蛇毒；他们不看基因组，而我们在基因组层面表明，还有大量我们尚未研究的毒素，”马格雷斯说。“有些未表达但仍保留在基因组中的毒素，如果我们能够表达它们，也可能具有有益的生物医学作用。”
