毒蜥的毒液从何而来(揭秘蛇与蜥、毒液进化的秘密)
2022-12-31 花生人 【 字体:大 中 小 】
俗话说“一朝被蛇咬,十年怕井绳”,可见人类对蛇多少有点恐惧。如果碰巧遇到了毒蛇,那就更可怕了。毒液是威力强大的武器,它是怎样产生的呢?
毒液的起源时间
爬行动物中,蛇和蜥蜴家族中都有利用毒液捕捉猎物的成员,只不过毒蛇的种类很多,而全世界蜥蜴的种类大约有1500种,却只有2种现生的蜥蜴是具有毒腺的:大毒蜥和科摩多巨蜥。过去,科学家认为两类动物的毒液起源应该是不同的,在1亿年前,蜥蜴进化出了毒液;到了距今8千万年到6千万年前,蛇也进化出了毒液,而且比蜥蜴毒液的毒性还大。
然而,现在基因技术的发展使科学家对毒液的起源有了新的认识。毒腺分泌的毒液中往往含有多种毒素成分,通过对比蛇和蜥蜴的毒液的遗传密码,澳大利亚墨尔本的弗兰博士发现,两类动物的毒液中,有9种毒素成分是相同的。共同拥有这么多相同的毒素成分,说明毒蛇和具毒腺蜥蜴可能有一个共同的爬行动物祖先,那个祖先率先进化出了毒液,并把这个绝技遗传给了后代——蛇和蜥蜴。
通过对DNA的研究,科学家确定,毒腺的起源可以追溯到2亿年前。在那个遥远的时期,陆地上才刚刚出现小型的动物,只要有了新的食物来源,马上就会出现一种新的捕猎方式。而毒腺就是在那个时期出现的一种高超的捕猎方式。
所有的蛇都有毒
致人死地的毒液是蛇或蜥蜴“中了大奖”,突然之间就拥有了吗?弗兰博士的研究否定了这个看法。在澳大利亚内陆,生长着一种两三米长的眼镜蛇科毒蛇——大班毒蛇。它的毒牙很长,一直伸到下颌外边,咬到猎物后,毒液迅速注入猎物体内。因此,人和其他动物被这种蛇咬伤之后会在片刻昏迷,很快死亡。
弗兰从大班毒蛇身上分离出了毒液分子,发现毒素是从一种缩氨酸的蛋白质家族进化而来,在蛇类、人类和其他脊椎动物中,这种缩氨酸的作用是使心脏周围的肌肉松弛。很显然,内陆大班毒蛇祖先体内刚出现这种物质时,并不是用来杀死猎物,而只是作为自己的“救心丸”。逐渐地,在蛇毒中出现了这些蛋白质,在捕捉猎物的过程中,这种物质注射到猎物体内,可以让猎物肌肉松弛,更有利于大班毒蛇的捕猎。随着时间的推移,这种蛋白质松弛肌肉的能力越来越强。进化到今天,只要大班蛇的毒液一接触到猎物,就会使猎物的大动脉的血压迅速下降,发生血块凝结。猎物迅速死亡,大班毒蛇轻松地享用美餐。
在对比了其他蛇类的研究资料后,弗兰博士认为,我们通常把蛇类划分为无毒蛇和毒蛇的做法是不科学的,无毒的蛇实际上也是有毒的,只是它们产生的毒量很少而已。无毒蛇的毒素对人类这样的大家伙来说,是无关痛痒的,但是对于它们想要捕捉的小型动物,却可能是巨大的威胁。这些蛇产生的毒液只要使青蛙昏迷,减缓其行动,也就达到了协助捕猎的目的。
毒液进化的秘密
现在,弗兰博士已经建立起了蛇类毒液的基因进化树,发现了蛇毒进化的秘密。早期蛇类的毒液都不多,就像现在我们所说的无毒蛇一样。后来,一些种类的蛇进化为毒性极强的蛇,这是蛇类在适应环境方面迈出的精彩一步。能够产生毒液的蛇不再只依靠收缩身体和其他身体方法来捕食了,这将蛇类从肌肉发达、动作缓慢、用收缩身体来捕食动物的笨拙方式中解放出来,它们变得更轻巧、更灵活,最终可以控制从海底到树梢的广阔天地。
弗兰博士的研究也为发现毒液分子的起源带来了希望。传统观点认为,毒液中的毒素来自蛇的唾液,是经过改造了的唾液蛋白,最初的唾液蛋白是帮助蛇在口里分解食物的,后来才演变成毒素。而弗兰博士关于毒液基因中的DNA的论述与这种观点不同,他在对蛇的非毒基因数据进行研究之后,建立了24个毒素基因进化树,发现只有两例毒素基因是从唾液基因进化来的,而其他毒素基因都是从活动在毒素腺外的基因进化来的,比如血液、大脑或肝脏处的基因等。
蜥蜴毒腺与蛇不一样
毒蛇和有毒腺的蜥蜴的共同祖先的上颚和下颚上都分布着毒腺。而现在,蛇的毒腺只分布在上颚处。人们认为,这是一种进步,因为如果上下颚同时都有毒腺,就会影响蛇这种动物对猎物的吞吃。而具有毒腺的蜥蜴,比如大毒蜥和科摩多巨蜥,却只有下颚上长着毒腺,和蛇走了不同的进化之路。
科摩多巨蜥咬人后,人会出现血压下降,血液凝固功能丧失,疼痛扩大和意识丧失等症状,最初人们以为是细菌导致了伤口恶化。现在科学家发现,这是由于毒液造成的。虽然有许多毒素成分是一样的,但是蜥蜴的毒液显然比蛇的毒液的毒性逊色许多,这是因为蛇咬人后,会把更多剂量的毒液直接输入受害者的血液中,而蜥蜴的毒液输送效率就低多了。蜥蜴的毒液要先经过自己的口,被唾液和粘液稀释后,再传递到人体,毒性自然降低了许多。因此,和毒性很弱的蛇一样,蜥蜴的毒液是为捕捉小型猎物而产生的,对人类这样的大家伙,毒液的威胁很低。但是对一只20克重的老鼠,还是很管用的。
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