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 蛇毒有2亿年的历史 先有蛇还是先有毒液?(图)


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2005-12-05

  

大毒蜥

    基因分析重写爬行动物进化史———

    先有蛇还是先有毒液?这如同“先有鸡还是先有蛋”一样,但对研究生物进化,特别是研究有毒类爬行动物进化的学者说,这确实是一个问题。早先科学界认为,蛇的毒腺系统是它们与蜥蜴“分家”之后进化而来,而近来的基因分析显示,蛇和鬣蜥、巨蜥等共同拥有的毒液基因,已有两亿年以上历史,那时恐龙才刚刚出现。也就是说最早的蛇本来都带毒腺,只不过其中一些蛇的毒腺在进化中消失了。该成果发表在11月16日出版的《自然》杂志上。

    一个由美国、澳大利亚、瑞士、荷兰和法国等国科学家组成的研究小组在22日的报告中说,他们通过对基因数据的分析,重新确定了蛇、蜥蜴等有鳞目爬行动物的进化时间。科学家们认为,根据基因分析,可能整个爬行动物的“进化家族树”都要重新改写,得增加一个新的分支———“有毒亚目”。

    为增加统计结论的可信度,科学家所采用的基因信息是这些物种先前的2倍。这些数据包括有鳞目和亲缘最近的蚓蜥目、19个科爬行动物的原子核蛋白译码基因。有蛇、蜥蜴和相关的有鳞爬行动物———蚓蜥。他们使用几种方法来分析这些数据,以判断每种物种与其它物种的亲缘关系如何,并从蛇和蜥蜴分泌毒液的系统入手,用统计方法研究控制毒液蛋白质的9个基因的进化历史。基因分析显示出几个惊人的结果,且此项基因分析的结果与化石记录一致。

    毒蜥蜴与毒蛇是远亲,都是从生活在2亿年前的一种动物进化而来。

    距今一亿多年前蛇从蜥蜴家族中分化出来的时候,就带有毒腺系统。早先科学界认为,蛇的毒腺系统是它们与蜥蜴“分家”之后进化而来,而一些毒蜥蜴的毒腺系统是独自进化出的。而基因分析显示,蛇和鬣蜥、巨蜥等共同拥有的毒液基因,已有两亿年以上历史,那时恐龙才刚刚出现。也就是说最早的蛇本来都带毒腺,只不过其中一些蛇的毒腺在进化中又消失了。

    不少看似“无毒”的蜥蜴,实际上都带有毒液基因和毒腺,只不过毒液的作用对人类不明显而已。比如,鬣蜥就有很简单的毒腺;被许多人作为宠物饲养的树巨蜥分泌的毒液,就有降血压和阻止血液凝结的作用,足以使小动物丧失知觉、流血不止。即便无毒腺的蛇也能分泌毒液。

    爬行动物中原先被认为很原始的鬣蜥,实际上出现的时间相当晚。早先科学界认为,鬣蜥是有鳞目爬行动物中最原始的一种,而蛇和巨蜥比较“现代”。但基因分析显示,鬣蜥亲缘最近的却是蛇和巨蜥,它们拥有同一起源的毒液基因。虽然这些基因在每个物种的功能是一样的,但不同物种之间还是小有差别———变异是随着时间而形成的。

    毒蜥蜴的种类可能比人们原先认为的要多。此前,科学家认为只有一些蛇及赫拉毒蜥、墨西哥龙蜥这两种蜥蜴带毒,而被一般蜥蜴咬伤后出现的肿胀和出血是细菌感染所致。科学家还一直认为,毒蜥蜴的进化与毒蛇的进化无关。而他们对蜥蜴的基因分析表明,一共有9大类蜥蜴带毒。

    分析显示,这些毒蜥蜴和毒蛇一样,都是从生活在2亿年前的一种动物进化而来。其中,与蛇血缘关系最近的是鬣蜥和蛇蜥。赫拉毒蜥和墨西哥龙蜥都属于蛇蜥。蛇的共同祖先有几种毒液。毒液的进化是偶然借用其身体其它部位产生的蛋白质而获得的。之后,这些基因复制产生复杂的混合毒液,从而使蛇的一个血统与另一个不同。

巨蜥

    蛇有1亿年的历史,而蛇毒有2亿年的历史,这说明是先有毒液后有蛇。

    澳大利亚生物学家布莱恩·弗来惊人地发现,蛇有1亿年的历史,而蛇毒有2亿年的历史。这说明先有毒液后有蛇。6000万年前的蛇的祖先产生毒液,只是量少。毒蜥蜴和毒蛇进化自同一物种的事实,将生物出现毒液体系的历史又向前推了1亿年。

    此论文的作者之一、美国宾夕法尼亚州大学的教授布莱尔·何基说:“我们过去认为毒液进化相对近,但研究表明,其进化比这些物种还要早,正是恐龙才刚刚出现的时候。我们想了解什么原因主要影响了那时的生物进化,为何这些物种能生存下来而恐龙却灭绝了。”

    有毒物种并非随意分布在爬行动物树的分支上,相反,它们属于同一分支,鬣蜥在这一类爬行动物中处于较顶端的位置。因此研究人员建议,将它们并为一个“有毒亚目”,以红黄色在其进化树上加以标记。红色毒液由其嘴的上下毒腺产生,而黄色的则由上面的毒腺产生。蛇增加了17种毒液。其它蜥蜴的进化枝有它们自己的毒。此进化树还表明嘴上的毒腺是同时进化的。

    此进化树还提示了2亿年的蜥蜴是如何进化毒液的:随着时间的推移,新型毒液出现在蛇和它的近亲中。蛇后来成了毒液专家,一咬就能置人等大型动物于死地。同时,虽然其它蜥蜴也获得了它们自己的新的毒液,但可能只在新宠物物种中出现。这反映了同种蜥蜴的不同群体有不同的混合毒液。

  按照基因线索溯源重建生物的分类和进化树,可以揭开进化史上的一些谜题。

    研究人员称,过去科学界对生物的命名和分类主要依据形态特点,这造成许多难以解释的疑问,而按照基因线索溯源重建生物的分类和进化树,可能揭开进化史上的一些谜题。

    其它身体特征也为这些物种的亲缘关系提供了明显的线索。比如,在新进化树中,所有具有卵巢的蜥蜴和蛇都在一个特定的位置,一个卵巢的在此位置的上面,此位置下面的都是2个卵巢的。科学家表示,按照先前的排列方式,将卵巢数量当成是进化的特征就没多大意义了。而新排列意义重大。如果此新的进化树是对的,传统办法所采用的所有形态特征的分类法将需要重新评估,以了解这些特征是如何进化的。

    此研究还有助于科学家找到更多的化石,因为它提示了能被发现的化石中地理形成时代的新的信息。更加广泛地来说,此研究是天体生物学研究的一部分,来寻找可适应于其它世界的一般进化机理。

    由于现有进化树已经被广泛接受了近一个世纪,因此,科学界可能还需要几年时间才能接受这一新的“家族进化树”。如果其它在此领域从事研究工作的科学家以其它基因发现了同样的进化模式,科学家相信科学界会很快接受此结论。(王金元)

    [北京科技报]

  

 

 

 

 

 

   

 

 

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