微生物发酵蛇毒可能吗？人类的唾液和蛇的毒液竟来自同一祖先基因
研究人员将一种叫做激肽酶丝氨酸蛋白酶的毒素溯源至一种共同祖先的唾液蛋白
进化树的结果还表明，哺乳动物的无毒唾液激肽，包括在老鼠和人类唾液中发现的那些，也是从相同的祖先基因进化而来的
这项研究为一种假说提供了强有力的证据，即毒液是由一组存在于蛇和哺乳动物祖先中的具有潜在毒性的共同基因进化而来的
蛇，一些蜥蜴，甚至一些哺乳动物释放毒液。科学家今天(2021年12月22日)在《BMC Biology》杂志上报道称，尽管这些世系在3亿多年前就分裂了，但它们的毒液是从相同的祖先唾液蛋白进化而来的。
冲绳研究所的研究人员科技研究生院(OIST)在日本和澳大利亚国立大学集中在一个类的毒素发现在大多数蛇毒液和所有其他爬行动物和哺乳动物毒液叫激肽释放酶丝氨酸蛋白酶,它们的起源追溯到基因中发现一个共同的祖先。
“毒液是在整个动物王国进化的有毒蛋白质的混合物，通常是一种杀死或固定猎物的方法，”OIST的博士生、共同第一作者Agneesh Barua解释说。“在蛇体内发现的口腔毒液系统特别复杂，它们毒液的来源仍不清楚。”
唾液激肽，就像老鼠，人类，以及像鼩鼱和螺线管等有毒哺乳动物身上发现的激肽一样，与毒蛇体内发现的有毒丝氨酸蛋白酶激肽密切相关。
在之前的一篇论文中，Barua和他的同事发现哺乳动物的唾液腺和蛇毒腺在一组调节基因中有相似的活动模式，这表明蛇毒进化所需的基础在蛇和哺乳动物中都存在。
“在那篇论文中，我们假设在蛇和哺乳动物的祖先中，有一组共同的基因具有潜在的毒性，”Barua说。“然后，蛇和哺乳动物走上了不同的进化道路，蛇的谱系进化出多样化，毒性越来越大，而哺乳动物的毒液确实进化了，但程度要小得多。但我们想知道的是，哺乳动物和蛇毒中的毒素是否来自一个共同的祖先基因。”
激肽释放酶丝氨酸蛋白酶（Kallikrein serine proteases）是一种蛋白质降解酶，在调节血压中发挥着关键作用。哺乳动物的唾液中含有少量的这种蛋白质，尽管它们的功能至今仍不清楚。但在毒蛇和如鼩鼱饿哺乳动物中，这些蛋白质进化出了毒性。当大量注射时，它们会大幅降低血压，有可能导致无意识甚至死亡。
早些时候，研究人员注意到蛇毒中的激肽酶丝氨酸蛋白酶与哺乳动物唾液中的丝氨酸蛋白酶在生化上有相似之处，但直到现在科学家们才知道它们是否真的有关联。Barua说:“有很多不同的丝氨酸蛋白酶具有高度的相似性，直到现在，很难分离出确定进化历史所需的正确基因。”
随着基因组方法的最新进展，研究小组能够识别并比较爬行动物、两栖动物、鱼类和哺乳动物的所有激肽酶基因，从而创建一个进化树。
令人兴奋的是，他们发现蛇毒激肽酶丝氨酸蛋白酶和哺乳动物唾液激肽酶确实从相同的祖先基因进化而来。
Barua说:“这对我们的假设是非常有力的证据，即毒液是从具有潜在毒性的祖先的一组共同基因进化而来的。但最令人惊讶的是，就像在人类和老鼠身上发现的那样，无毒的唾液激肽也从相同的祖先基因进化而来。”
事实上，研究人员发现，哺乳动物唾液中的无毒激肽与蛇体内的有毒毒素的关系比哺乳动物体内的其他激肽更密切。
总的来说，这一证据表明，哺乳动物(包括人类)的唾液激肽酶蛋白也有进化成为有毒物质的潜力。
但是，Barua很快补充说，有一个警告。“仅仅因为我们有进化毒液的基础，并不意味着这种情况会发生。制造毒液的能量非常昂贵，所以必须有强大的生态压力，而人类和大多数哺乳动物没有这种压力。”
但他说，这确实告诉我们，有毒和非有毒哺乳动物之间的界限比之前认为的更加模糊。
参考文献：“Co-option of the same ancestral gene family gave rise to mammalian and reptilian toxins” 22 December 2021, BMC Biology.
DOI: 10.1186/s12915-021-01191-1
