武侠、巫术、萨满,以及网文、日美漫画,全世界的玄/奇幻想系列中,都少不了身怀毒素的角色。凡人能拥有这样的技能么?

从生物学的角度,至少突变出口腔系统的毒素还真不成问题,人类拥有吐出毒液所需的基因基石!

毒性写在我们的基因中

毒素归根结底是蛋白质混合物(氨基酸,长链叫蛋白质,短链的称为肽),在防御、进攻机制中都能起到关键作用。

在生物学上,能自己生成毒素、毒液的生物涉及了陆地、海洋多种类群,是趋同进化的一个例子。

而其中,跨越多个物种的无数生物会产生口腔毒液。

口腔毒液系统(基于唾液腺)在许多脊椎动物中进化了多次,从而能够利用独特的捕食性生态位。我们最熟悉的蛇,使用口腔毒液系统来捕猎。而一些哺乳动物,如鼩鼱,也已经进化出口腔毒液系统来捕获(存储)猎物,甚至灵长类动物中也有一个例子,懒猴(上臂肱腺分泌油脂,和唾液混合为毒)。

虽然以人类为首的绝大多数哺乳动物都没有毒,但 2019 年的一项研究指出,任何具有唾液腺的动物都有可能变得有毒。

一个古老的的基因调控网络导致了口腔毒液系统的兴起

既然毒液的本质是蛋白质,那么就可以追踪和量化不同的基因组位点,从而寻找共同的分子基础。

但,使用现代动物体内存在的毒素来追踪毒液系统的起源是很困难的,因为每种毒素都经历了不同程度的选择和漂移,使进化模型的解释异常复杂化。

一些研究人员转换了思维,重点关注与毒素产生相关的基因调控网络,而不是毒素本身。

他们发现,在所有口腔类毒液系统中,有一组大约 3,000 个共同表达的基因,研究人员给其命名为「元毒液基因网络」(metavenom network)。

这些“合作”基因保护细胞免受选择压力的淘汰,并一道管理蛋白质折叠和修饰——说白了,是这些基因管理、调控着唾液腺中的毒液。

而更进一步让人惊讶的发现是:羊膜动物的唾液腺中,元毒液基因网络普遍出奇地表达完好。

人类也有机会

科学家在许多哺乳动物身上发现了相同的这一组 3000 多个共同表达的基因和分子机制,包括老鼠、狗,甚至人类。

为了概述物种之间的「元毒液基因网络」表达模式,科学家使用了一对一的元毒液网络直系同源物的比较数据集进行了主成分分析。

尽管不同物种的群类之间存在超过 3 亿年的差异,当所有参与实验的九个类群(人类、黑猩猩、小鼠、狗、眼镜蛇、鸡和青蛙等),唾液中的这 3,000 个基因几乎没有差异。

因此,研究者认为:这表明口腔毒液系统起源于一个古老的、不会轻易改变的基因调控网络——起源追溯到羊膜动物的一个共同祖先。

口腔毒液的一起都始于一个共同的基因调控基础,之后经历了谱系特异性变化,从而在蛇、蜥蜴甚至哺乳动物中产生了不同的毒液系统。

以这种共同的分子基础为起点,蛇通过集合多种毒素使其毒液系统多样化,而哺乳动物则开发出与唾液高度相似的不太复杂的毒液系统。

而在其他没有毒液的动物中,这组基因网络表达的整体保存,表明哺乳动物的唾液腺在漫长的年代里一直保留着“制毒”这个功能核心。

有吐沫星子,就都有机会。

基因和电脑程序有异曲同工之妙——使用共同的分子构建块开发相似的特征。

这不,一些哺乳动物已经进化到可以制造口腔毒液,包括鸭嘴兽、鼩鼱、蝙蝠和懒猴。咱们人类也有口腔毒系统中的必需蛋白质,以及相关的「元毒液基因网络」。

尽管可能性很小,但人类个体完全有机会突变产生毒液。

进化尚未将我们引向有毒道路。

所有进化产生毒液的物种都与其自身的生活方式直接相关。不管我们如何高看或低看自己,人类都算是具有高度适应性的生物,所以也许,只是也许,我们有能力适应某种未来的环境,而进化出毒牙呢?

作者感谢你的关注(- _-)