u3i3.com小編優(yōu)優(yōu)據(jù)網(wǎng)絡(luò)最新關(guān)于“殺手的演化：蜘蛛毒液從何而來？”報(bào)道資料整理發(fā)布相關(guān)事件細(xì)節(jié)！

北美的一種蜘蛛，學(xué)名為Eratigenaagrestis

少棘蜈蚣

蜘蛛長有8條腿，復(fù)數(shù)的眼睛，身體覆蓋著幾丁質(zhì)外骨骼，在腹部中間或下端還能紡出各種各樣的蛛絲，而最不可思議的是，蜘蛛具有非常特別的毒液。利用具有小、孔的尖牙，蜘蛛將毒液注入獵物體內(nèi)，直接關(guān)閉獵物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使它們麻痹或死亡。緊接著，蜘蛛就可以將獵物的內(nèi)臟化為糊狀物，然后吸食享用。

多年以來，蜘蛛的毒液起源問題一直令生物學(xué)家感到困惑。與蛇和蜥蜴的毒液不同，蜘蛛、蜈蚣等節(jié)肢動(dòng)物的毒液究竟從何而來，至今依然是科學(xué)上的不解之謎。蛇與蜥蜴的毒液在演化上都可以追溯到單一的物種，而節(jié)肢動(dòng)物的毒液則涉及到多個(gè)祖先，相似的化學(xué)毒素來自多個(gè)不同的遺傳路徑。弄明白這些路徑不僅具有學(xué)術(shù)意義，而且可以利用毒液中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行新型殺蟲劑和新型藥物的研發(fā)?？茖W(xué)家發(fā)表了一項(xiàng)研究結(jié)果，對(duì)幾種節(jié)肢動(dòng)物(包括蜘蛛和蜈蚣)的毒液謎題進(jìn)行了解答。

當(dāng)談到毒液的時(shí)候，我們其實(shí)是指這些毒液中含有的有毒化學(xué)物質(zhì)。麻省大學(xué)洛威爾分校的演化生物學(xué)家杰西卡·加爾布(JessicaGarb)說：“從生物化學(xué)組成上，它們非常復(fù)雜?！奔訝柌疾⒎巧鲜鲂卵芯康淖髡撸舅匮芯渴撬膶ｉL。更確切地說，毒素可以是蛋白質(zhì)、肽(短鏈的氨基酸)，也可以是其他攻擊其他生命體細(xì)胞功能的分子。(科學(xué)家仍然在研究毒液中其他成分的功能，有些或許是用來軟化組織，以使毒素發(fā)揮作用。我們還無法判斷這些成分是否就是蜘蛛用來消化獵物內(nèi)臟的那些酶。)

研究者普遍認(rèn)為，毒素會(huì)侵入神經(jīng)細(xì)胞外部的特殊結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)原本是用于與其他神經(jīng)元——以及肌肉和器官——進(jìn)行交流的。這些結(jié)構(gòu)對(duì)于生物體的正常運(yùn)作有重要意義，通過離子通道的開合，細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)得以流出外部;而利用受體的運(yùn)輸，外界環(huán)境中的分子也能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。然而，毒液侵入了這一網(wǎng)絡(luò)，終止了細(xì)胞之間的通訊，結(jié)果便導(dǎo)致生物體麻痹和死亡。

在節(jié)肢動(dòng)物中，由于毒素分子折疊的方式，使得對(duì)毒液起源的追溯變得困難起來。不過，就在不久之前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜘蛛毒液中的肽毒素其實(shí)是一個(gè)更大的生物學(xué)家族的一部分，這些物質(zhì)最初是在甲殼類——螃蟹和龍蝦等——體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。世界之最 m.awtjwob.cn原創(chuàng)不易，請(qǐng)大佬高抬貴手！

從生物學(xué)特征上，我們似乎很難找到蜘蛛和螃蟹的聯(lián)系，但它們實(shí)際上是相當(dāng)近的親戚。“離子轉(zhuǎn)運(yùn)肽/甲殼動(dòng)物高血糖激素”控制著諸如蛻殼、眼柄生長和器官發(fā)育等過程。在人類和其他脊椎動(dòng)物中，類似的激素控制著細(xì)胞和器官內(nèi)部液體的相對(duì)濃度，以及胰島素的釋放。胰島素能將碳水化合物轉(zhuǎn)化成糖。

這也正是新研究的切入點(diǎn)。問題在于，這些有益的、消化糖類的激素如何變成了毒素?研究中，科學(xué)家利用DNA重組技術(shù)，對(duì)一個(gè)肽進(jìn)行了追蹤。研究作者、昆士蘭大學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家格倫·金(GlennKing)說：“我們只是利用大腸桿菌對(duì)本地蜘蛛和蜈蚣的毒素進(jìn)行了復(fù)制。”他們利用先進(jìn)的顯微放大技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定這種毒素與天然產(chǎn)生的毒素完全一致。他們還在銅綠蠅身上進(jìn)行了測(cè)試，表明重組得到的毒素具有同樣的效力。

蜘蛛和蜈蚣的毒素只分享了22%相同的遺傳源材料，但它們卻具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。正因?yàn)檫@些毒素如此特別，科學(xué)家將它們歸入一個(gè)新的類別：HAND毒素。HAND是HelicalArthropod-Neuropeptide-Derived的縮寫。在遺傳學(xué)水平上，HAND毒素由于缺少一個(gè)單螺旋鍵，從而與ITP/CHH毒素區(qū)別開來。

加爾布說：“問題是，我們不知道這些HAND毒素起作用的特殊機(jī)制?！笔艿蕉舅毓舻募?xì)胞表面結(jié)構(gòu)還很難進(jìn)行觀察，因此科學(xué)家可能還需要相當(dāng)長時(shí)間，才能弄明白其中的過程。不過，隨著研究者對(duì)遺傳結(jié)構(gòu)的探索越來越深入，他們或許能很快搞清楚毒素從哪里來。

科學(xué)家在多種蜘蛛和蜈蚣體內(nèi)搜尋HAND毒素及其前體激素的蹤跡。針對(duì)每個(gè)生物家族中的不同物種，科學(xué)家對(duì)是否存在某一種或某兩種激素的情況進(jìn)行了分析，然后比較各個(gè)物種之間的演化關(guān)系。最終，他們計(jì)算出了HAND毒素的前體激素變成致命武器的大概時(shí)間。

科學(xué)家認(rèn)為，這一轉(zhuǎn)變(在蜘蛛和蜈蚣體內(nèi))發(fā)生在過去1.4億年間的某個(gè)時(shí)期(大約相當(dāng)于有花植物出現(xiàn)，及長脖子的蜥腳類恐龍?jiān)诘厍蛏下降臅r(shí)候)。HAND毒素的激素前體——ITP/CHH——的起源則有較大差異，蜘蛛體內(nèi)的ITP/CHH大約在4.1億年前出現(xiàn)，而蜈蚣體內(nèi)的出現(xiàn)于2.5億年前。

“我們的工作顯示，數(shù)億年前，蜘蛛和蜈蚣將(前體)激素放入了毒液之中，”格倫·金寫道，“我們不知道為什么。”一個(gè)理論稱，祖先物種的一些成員具有了這些前體激素，它們的叮咬會(huì)對(duì)獵物造成傷害。隨著時(shí)間推移，這種激素的毒性變得越來越強(qiáng)，“它們不再具有最初的激素功能，而是變成了強(qiáng)力的神經(jīng)毒素。”我們并不知道這些無毒的激素如何變成毒素，但隨著顯微鏡學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，生物學(xué)家或許能更進(jìn)一步觀察到細(xì)胞離子通道和受體的結(jié)構(gòu)，從而給出問題的答案。

了解蜘蛛和蜈蚣的毒素如何起作用還將有助于人類的醫(yī)學(xué)發(fā)展。藥理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，蜘蛛毒液所作用的離子通道，很可能正是用來治療疼痛、癲癇、躁郁癥和抑郁癥等疾病的靶心。另一方面，想到長時(shí)間的演化壓力能將一種無害的代謝化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成神經(jīng)毒素，著實(shí)也是十分奇妙的事情。