响尾蛇的毒液是致命的，但了解它可以挽救生命

生活在亚利桑那州和墨西哥北部的虎纹响尾蛇会分泌一种极为罕见的毒液。这种毒液比其他任何响尾蛇的毒液都致命，但也是最简单的毒液。这种毒液仅由少量毒素组成，会攻击受害者的神经系统。科学家于 1 月 18 日在《美国国家科学院院刊》上报告称，尽管这种毒液简单易懂，但其遗传基础却十分复杂。

当研究人员对虎纹响尾蛇的基因组进行测序时，他们发现它所拥有的与毒液相关的基因中只有大约一半真正被使用。他们说，了解这一点可以让我们更好地了解这种极其危险的毒液，进而可以改进从蛇毒中提取的药物。

“我们感兴趣的是确定毒液层面的简单性是否也反映在基因型中，”南佛罗里达大学的进化生物学家、新发现的合著者马克·马格雷斯 (Mark Margres) 说。换句话说，基因配方是否与最终毒液产品所需的成分一样简单？或者，马格雷斯说，“它们只是从基因组中删除了一堆基因，它们只有七到十二个 [毒液相关] 基因，还是它们有更多的基因，并且它们通过不同的分子机制关闭了这些基因？”

虎纹响尾蛇毒液的主要成分是神经毒素，它通过使血压下降和呼吸停止来杀死猎物。大多数响尾蛇不使用神经毒素来制服猎物；它们更常见的是依靠一种叫做金属蛋白酶的化合物。

“它们就像嫩肉剂；它们基本上会消化你的肉和细胞，”克莱姆森大学的进化生物学家、这项研究的另一位合著者克里斯托弗·帕金森说。他说，对于许多响尾蛇，例如西部响尾蛇，“毒液很厉害，但它的致命性不如虎纹响尾蛇。”

幸运的是，虎纹响尾蛇（因其鳞片上的带状图案而得名）很少会咬人。“但如果它们咬人，那将是一次非常非常危险的咬伤……因为神经毒素含量很高，”帕金森说。

为了更好地了解这种有趣的毒液，帕金森、马格雷斯和他们的同事从一条虎纹响尾蛇身上取了血样，并检查了它的基因组，即一个生物体的整个遗传指令集。马格雷斯说，大多数响尾蛇至少有 50 个基因参与制造毒液，这些毒液可能包括 50 到 100 种不同的毒素。一般来说，大多数有毒的蝰蛇都有几十到几百种有毒蛋白质。

虎纹响尾蛇拥有 51 个基因，这些基因被认为与毒液产生有关。相比之下，草原响尾蛇有 92 个，眼镜王蛇有 232 个。然而，虎纹响尾蛇基因组中包含的这 51 个基因中有许多似乎处于休眠状态。当研究人员检查了七条虎纹响尾蛇的毒腺时，他们发现只有大约一半的毒液基因被转录成信使 RNA，这是一种重要的分子，它将 DNA 中包含的指令运送到细胞中可以将它们转化为蛋白质的部分。

最后，研究人员测量了哪些遗传指令实际上被构建到蛋白质中；他们证实了虎纹响尾蛇毒液样本中存在 15 种有毒蛋白质。这表明，至少一半甚至更多的虎纹响尾蛇毒液相关基因实际上并没有对其毒液产生作用。

“下一个显而易见的问题是，为什么这个特定的基因即使没有表达也会保留在基因组中？” Margres 说。“它有能力产生其他毒素，但它就是没有，所以……我认为简单的毒液对虎纹响尾蛇是有效的。”蛇没有必要让事情变得更复杂，也没有必要让毒性更强，尽管理论上它似乎有能力这样做。

虎纹响尾蛇的祖先可能曾拥有更复杂的毒液，随着时间的推移，毒液逐渐简化。或者，神经毒素可能曾经在响尾蛇物种中更为常见，但随着进化而消失。

“我们的长期目标是了解毒液的进化过程——它们有哪些不同的特性以及原因，”帕金森说。“因此，我们试图了解是什么导致了我们在响尾蛇中看到的所有不同的毒液变异。”

许多药物都来自蛇毒，包括治疗高血压和中风的药物。这些药物大多以蛇毒中可检测到的毒素为基础。

“[研究人员] 只研究毒液，不研究基因组，而我们在基因组层面发现，还有大量毒素尚未研究，”Margres 说道。“如果我们生产出一些未表达但仍保留在基因组中的毒素，它们也有可能产生有益的生物医学效应。”