蚓螈,“前所未有的”蛇毒抵抗力——教科书般的进化模板

铁剑帮帮主 2023-07-27 05:05:46

大自然的武器库包含数以千计的有毒生物和各种各样的武器,这些武器与使用它们的生物一样辉煌、多样且令人惊讶。

有毒的动物会主动通过咬伤、蜇伤来释放其毒液,从而带来痛苦、危险、甚至致命的后果。它们是造成伤害和死亡的原因,也是灵感和创新的源泉,更是进化如何运作的宝贵证据。

更好地咬你

一些最著名的有毒动物实际上是武装到牙齿的。蛇、蜘蛛和其他此类动物使用口器来注射毒素。尖牙有各种各样的形状和大小,注射方法也非常多样化。

这种多样性的一个完美例子就是蛇。

蝰蛇科(Viperidae),拥有又长又细的尖牙,尖牙曲线内侧有锋利的切削刃——这种牙齿非常适合它们的主要猎物——哺乳动物。这些蛇会用快速的头部猛击来伏击,像皮下注射针一样将牙齿插入猎物,再拔出来。长度、锋利是关键,力量不那么重要。

眼镜蛇科(Elapidae),在进化初期以其他爬行动物为食,因此它们的牙齿必须刺穿坚韧、厚实的鳞片——于是,尖牙进化得像打孔器,短而坚固,以保证耐用性。今天眼镜蛇科的杀手们捕食从鸟类到鱼类的任何动物,但打孔的尖牙却保留了下来。

穴居蝰蛇科(Atractaspidinae)则有着最另类的毒牙和毒液。其尖牙呈剑刃形状——洞穴里没有足够的空间张开嘴巴,所以它们的尖牙从嘴的两侧伸出。动动头,"挥刀"乱划拉一下,猎物就中招了。

和不同猎物、不同牙齿配套的是不同的毒液。蛇蛇们进化出了包括神经毒素、细胞毒素(血液毒素)、肌肉毒素等不同攻击侧重点,让自己的捕猎更加高效。最常见的,是蛇毒α-神经毒素。

驱动力

蛇毒的进化被认为是由毒液蛋白和猎物抗性进化之间的军备竞赛驱动的——用白话说,道高一尺魔高一丈。

猎人、猎物,彼此遵循着一个共同的进化机制:基因复制/扩增(Geneduplication),然后是适应性特征的自然选择。

我们耳熟能详的刺猬(Erinaceidae)、獴(Herpestidae)、蜜獾(Mellivoracapensis),还有猪(并不确定),都对一定剂量的蛇毒进化出了免疫能力;几种鼠蛇、王蛇也已被证明对响尾蛇的毒液具有免疫或高度抵抗力,而眼镜王蛇捕食眼镜蛇,也对其毒液完全抵抗。

已知的大部分情况,都是蛇毒α-神经毒素的“精进”引发了猎物「烟碱乙酰胆碱受体」中的氨基酸替代物的(趋同)进化,也就是抵抗力。

最近,科学家们又发现了一个全新、极为经典的例子:在一种意想不到的物种中发现了“前所未有的”蛇毒抵抗力:蚓螈(Caecilian)——这是一群无肢两栖动物。

蚓螈的解剖结构非常适合穴居生活方式。它们完全没有四肢,部分物种也退化了眼睛,使得较小的物种类似于蚯蚓。较大的物种,如汤普森蚓螈,长度可达1.5m,很像蛇。

基本上,无论大小,它们一直在被蛇吃。

教科书般的进化模板

蚓螈很滑,皮肤有方解石鳞片,但它们的运动方式和速度却像蚯蚓一样,很容易成为眼镜蛇、穴居蛇的猎物——面临着强大的选择压力。

该团队研究了全球几乎所有已知的蚓螈物种(37个),结论很有趣——绝大部分蚓螈都进化出了对蛇毒α-神经毒素的抵抗力。

并且,对α-神经毒素的抵抗力在蚓螈的种群中趋同进化了至少十五次(非洲三次,美洲七次,亚洲五次);此外,由于多个物种被证明具有多重抗性修饰,因此估计蚓螈经历了至少20个涉及毒素抗性起源的独立事件。

唯有一个例外:塞舌尔群岛上的蚓螈对蛇毒没有抵抗力。

因为岛上从来没有过任何蛇类。

这个研究有什么意义呢?

一目了然的是:在蛇类猛攻下的幸存者,是那些对蛇毒液有抗性的——携带了使它们完全免疫的突变。

背后藏着的是:当单一广泛的掠夺者出现,世界范围内会引发平行的进化军备竞赛,趋同进化也就出现了。

写在最后

动物互相残杀,猎物不断进化以逃避捕食者,选择压力的力量总是让人着迷。

最后猫子多写一个其他例子:条纹树皮蝎子,这都23年了,在墨西哥仍然能每年就造成一千多人死亡。如此小的生物为什么以及如何会产生如此致命毒液?

答案是一种胖乎乎、对这些毒蝎子有着特殊口味偏爱的老鼠。

它们和蝎子战斗了漫长的时光,一代代厮杀着,彼此的基因构成不断升级,此消彼长。就像奇幻故事里的勇者和魔王。

没有胖鼠勇者,也就不会有蝎子魔王。

作者感谢你的关注(-_-)

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