常见的死亡蝰蛇是世界上最毒的蛇之一。图片来源:uux.cn/Christopher C.Austin
(神秘的地球uux.cn)据《大众科学》(劳拉·贝萨斯著):虽然在大约4000种已知的蛇中,只有大约10%的蛇毒会伤害人类,但利用遗传学来确定哪些蛇可能是致命的,可以加快开发更好的咬伤治疗方法。一种名为VenomCap的新工具可以帮助科学家在遗传水平上研究毒液,这样我们就可以知道哪些毒液可能携带致命毒素。9月19日发表在《分子生态学资源》杂志上的一项研究详细介绍了这种方法。
芝加哥菲尔德博物馆爬行动物学助理馆长、研究合著者Sara Ruane在一份声明中说:“我们开发了一种工具,可以一次性告诉我们整个蛇科中存在哪些产毒基因。”。
了解你的毒液
每一个生物都是由DNA组成的,其中包含基因组,或者是生物体内所有功能的指令。蛇的基因组大约有18000到23000个基因,具体取决于物种。数千个这样的基因参与了毒液的产生,不同的蛇物种使用多种基因组合和版本来产生毒素。
阮说:“了解蛇毒中的成分很重要,因为不同种类的毒液有不同的作用——有些毒液会影响神经系统,有些会影响循环系统,有些则会影响细胞功能。”。“了解某种毒液中的成分有助于开发治疗这种蛇咬伤的抗蛇毒血清。”
此外,蛇毒中的一些化合物已被用于制造人类使用的药物。第一种用于治疗高血压的ACE抑制剂药物是使用巴西蝰蛇毒液中的一种化合物制成的。
阮说:“你可以以一种可控的方式驾驭死亡的力量。”。
VenomCap的工作原理
已知有数千个基因会产生毒液,每条蛇的整个基因组都有数万个基因。这使得很难确定哪些毒液存在。为了帮助这一过程,Ruane和这项研究的团队开发了VenomCapto来帮助寻找毒液基因。
VenomCap是一组探针,可以捕获被称为外显子的分子组,这些外显子旨在与一组特定的基因相互作用。VenomCap可以与已知与蛇毒液产生有关的数千个基因中的任何一个结合。与其对蛇的整个基因组进行测序(这需要花费大量的时间和金钱)并搜索2000多个可能产生毒液的基因,VenomCap可能是科学家更快、更容易地查看蛇是否有这些基因以及哪些基因的替代品。
在这项新研究中,研究小组测试了VenomCap与毒液产生基因结合的能力。他们使用了Elapidae科24种蛇的组织样本。这个约有400种的家族包括珊瑚蛇、眼镜蛇和曼巴蛇,它们被认为在医学上很重要,因为它们的叮咬会破坏组织,导致心脏衰竭,导致失明等等。
早期的基因组研究表明,许多产生毒液的Elapidae基因都有。根据这项研究,VenomCap将这些结果与平均76%的准确率相匹配。该团队认为,VenomCap可以用于以前从蛇体内任何地方收集的组织,而不仅仅是直接来自毒液腺的组织。
VenomCap还可以让科学家更容易地研究蛇科蛇、它们的生活方式和它们产生的毒液类型之间的关系。
阮说:“假设你对一些看起来彼此不同、生活在不同环境中、吃不同东西的近亲蛇类感兴趣。”。“VenomCap可以帮助科学家比较这些蛇产生的毒液,这有助于回答更宏观的问题,即毒液是否进化到与蛇的生活方式相匹配,或者它们的生活方式是否进化到与其产生的毒液相匹配。”
全球健康威胁
使用VenomCap这样的工具可以帮助科学家开发更好的治疗致命蛇咬伤的方法。根据世界卫生组织的数据,每年约有540万人被蛇咬伤。它们的叮咬每年导致180万至270万例毒液中毒和81410至137880人死亡。
阮说:“蛇咬伤在全球范围内被认为是一种被忽视的疾病。”。“在美国,我们不会经常接触毒蛇,当我们接触到毒蛇时,我们会得到非常好的治疗——如果你被蛇咬伤后迅速去医院,你几乎肯定不会死。”
然而,在世界其他地区,毒蛇更为常见。澳大利亚拥有世界上最著名的毒蛇种类,印度和几个北非国家紧随其后。咬伤可能发生在偏远和远离医疗护理的地方。由于供应短缺,医院可能没有合适的抗蛇毒血清。
阮说:“任何一种研究蛇毒并帮助我们识别不同物种中存在的蛇毒的工作,对于为开发有效的治疗方法提供基线数据都是极其重要的。”。