关键差异！吃的猎物组合不同，竟然让蝮蛇毒液的毒性发生了复杂的演化

饮食的多样性，对响尾蛇、铜头蛇和棉嘴蛇等蝮蛇毒液的复杂性起着重要作用。

但是克莱姆森大学的科学家们进行的一项新的合作研究发现，蛇吃的猎物种类的数量并没有影响毒液的复杂性。而是这些被捕食物种在进化过程中彼此之间的差异，在整个过程中调控和影响了这种差异。

“并不是饮食习惯决定了蛇类毒液的不同。而在于其广泛的饮食，”科学学院生物科学系教授克里斯托弗帕金森(Christopher Parkinson)说。“如果一条蛇吃掉20种不同的哺乳动物，它的毒液不会很复杂。但如果它吃了蜈蚣、青蛙、鸟和哺乳动物，它的毒液就会非常复杂，因为毒液的每个成分，都会影响到蛇所捕食的不同动物中的不同东西。”

《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表了一篇题为《北美蝰蛇的系统进化多样性有利于更复杂的毒液》（Phylogenetically diverse diets favor more complex venoms in North American pit vipers）的论文。

这项研究可能会产生更好的抗蛇毒血清，并为其他蛇类研究人员提供饮食数据库。

“蛇咬伤是一种被忽视的热带病。在美国，死于流感的人并不多，每年只有8人左右。但它会造成持久的损伤，比如神经和组织损伤。虽然我们有很好的抗蛇毒血清，但更复杂的改进定制版本肯定可以做得更好。

前克莱姆森博士后研究员Matthew Holding表示，已经将在美国的不同种类蝮蛇的毒液进行了更细致化的分类、存库，因此——其他对改进抗蛇毒抗体感兴趣的人可以利用这一信息。

研究人员与来自克莱姆森、佛罗里达州立大学、墨西哥和巴西的研究人员合作，研究了46种北美蝮蛇的毒液和饮食，包括所有生活在美国的毒蛇。接下来，他们利用这些物种的饮食信息来理解为什么有些毒液很简单，而有些毒液却很复杂。

毒液中含有的蛋白质，能使猎物丧失行动能力。它所含不同蛋白质的数量，反映了它的复杂性。“你可以把毒液想象成蛇的工具箱，”霍尔德说，他现在是美国国家科学基金会在佛罗里达州立大学的博士后研究员。“扳手、插座和螺丝刀各有不同的用途。同样地，当毒液注射到老鼠、蜥蜴、蜈蚣或任何被蛇吃掉的猎物时，每种蛋白质都有不同的功能。”“有些蛇的毒液更简单，成分更少。有些有更多。我们想从进化的角度来理解为什么会这样。”

研究人员收集了北美响尾蛇和棉嘴蛇的毒液和毒腺样本。他们使用下一代测序技术生成了迄今为止蝰蛇最大的蛋白质组和毒腺转录组数据集。

利用自然史标本，研究人员将毒液的复杂性与蛇类的饮食进行了比较。结果发现，蛇毒复杂性的变化与蛇类饮食的系统发育多样性有关，包括简单和复杂毒液的进化。该研究表明，猎物物种之间的差异程度对目标毒液的进化至关重要，而不仅仅是猎物物种或主要分类群之间的差异，而不管它们的系统进化关系如何。

一些先前的研究使用粗略的数据暗示，饮食可能导致了蛇类毒液的不同。这个项目利用了超过250条蛇的蛇毒腺基因数据，比迄今为止的任何其他研究都要密集。研究人员还编制了一个详细的猎物数据库。结合这些数据有助于理解毒液变异的原因。

研究表明，饮食多样性可以预测蝰蛇毒液中四个最大的毒液基因家族中的三个表达的复杂性。丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶和磷脂酶有积极的关系，这意味着蛇的饮食越多样化，它的毒液就越复杂。但是饮食对c型凝集素没有同样的影响。食物的多样性是造成毒液复杂性变化的25%-40%的原因。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210419195312.htm

论文链接：http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2015579118