冲绳pit蛇基因组揭示了蛇毒的进化

来自pit蛇的叮咬，当地称为habu，可导致永久性残疾，甚至死亡。然而，很多关于它的毒液仍然是一个谜。组成变化很大，甚至在同窝仔之间，这种有毒的鸡尾酒会不断变化。

最近在基因组生物学和进化研究中的一项研究揭示了蛇毒的进化。研究人员首次测定了habu基因组，即台湾habu(Protobothrops mucrosquamatus)的基因组，并将其与其姐妹物种Sakishima habu(Protobothrops elegans)进行了比较。

据县政府数据显示，过去一年仅在冲绳岛就记录了50多起蛇咬伤事件。根据世界卫生组织的数据，在全球范围内，蛇咬伤每年造成81,000至138,000例死亡。在发展中国家和农村地区，有毒物种和医疗资源不足，蛇咬可能特别具有破坏性。对于这些地方，创造有效的抗蛇毒血清可能是生死攸关的问题。

“多年来人们都知道蛇毒的发展非常迅速，最常见的解释就是自然选择，”该论文的资深作者，冲绳科学研究所生态与进化部门负责人亚历山大·米切耶夫说。和技术(OIST)，“但有理由怀疑这可能不是唯一起作用的进化力量。”

通过从冲绳的30多个台湾和Sakishima habus样本中采集毒液和软组织样本，OIST和冲绳县立健康与环境研究所的研究人员能够绘制完整的毒液基因序列。他们的研究显示，这种毒液的演变起着不止一个因素的作用。

要了解蛇咬的化学成分是如何演变的，了解它的冗余是至关重要的。就像多个发动机允许飞机飞行一样，如果其中一个飞机失败，毒液就会瞄准多个系统，确保蛇的成功。蛋白质和小有机分子的这种复杂混合物在几个点上攻击关键的猎物生理系统，例如血压或血液凝固。即使一种毒液成分不能证明最佳效果，其他各种毒液成分也是如此。

通常情况下，habu注射少量毒液，这是一个针头大小的滴。然而，它足以使啮齿动物瘫痪。进化生物学家称这种过剩的力量可以防止猎物伤害或杀死蛇，“过度杀伤”。

随着时间的推移，随着蛇的繁殖，毒液的有利特性在自然选择过程中传递给后代。然而，后代也可以继承其他特征 - 不一定是有益的特征。因为毒液的平均剂量如此之高 - 在某些情况下几乎瞬间杀死猎物 - 它可以掩盖毒液化学成分的低效率。这些低效率可以代代相传，对毒液的功能影响相对较小。

“你可以想到毒液在两个轴上发展，”Mikheyev说。“其中一个是推动它们更有效，但另一个轴实际上推动它们变得不那么有效。”

“我们现在才提出全面分析毒液的分析方法，”该报的第一作者史蒂文艾尔德说。“我们可以学到很多东西。”

研究人员的工作为新的研究途径和医学应用打开了大门。