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致命的蝾螈不配高度进化的吊袜带

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掠夺性的吊袜带蛇和他们的蝾螈采石场之间的进化军备竟然是变成一种幻觉。在分子水平上,另一场战斗激增。而在这第二个微缩境界,这是侵略者的new。。

印第安纳大学布卢明顿分校,犹他州州立大学和犹他大学的生物学家在本周的“自然”杂志上发表的证据表明,粗糙的蝾螈Taricha granulosa产生的毒素迫使袜带Thamnophis sirtalis或者更具体的在忍受毒素攻击的蛇神经细胞蛋白质中。

嵌入在袜带蛇神经细胞表面的是tsNa(V)1.4,一种允许钠离子流入细胞的管状蛋白质。当神经细胞进出钠的能力受到阻碍时,会导致瘫痪和死亡。河豚毒素(TTX)是一种浓缩于蝾螈皮肤中的强效麻痹药物,可以与蛇纹蛇神经细胞通道结合,防止钠离子自由流动。 “这些通道对于神经和肌肉功能的每一个方面都是绝对必要的,并且是钠离子的高度特异性的通道,”IUB生物学家Edmund Brodie III说,他是该论文的共同作者之一。 “如果频道变化太大或者错误,他们就无法履行基本的日常职能。不同脊椎动物的钠通道基因实际上是彼此相同的,但在这些蛇类中并不存在。我们发现分子军备竞赛正在推动这组动物体内基因的快速和反复变化。“

为了TTX成功地绑定到钠通道,毒素需要一些东西来绑定。此时,在蛇纹s蛇的进化历史中,TTX渗入tsNa(V)1.4表面的一个孔洞,与芳香族氨基酸结合,导致钠通道形状的变化足以影响其功能。科学家们检测到的四个西北太平洋蛇群中有三个已经进化出了一定程度的TTX抗性,使得这种芳香族氨基酸难以被TTX掌握 - 或者完全去除。

通常在T. granulosa蝾螈中发现的三分之一的TTX足以杀死一般人。地球上唯一可以吃颗粒牛和生存的有机体是一些T. sirtalis袜带蛇。 TTX是在一些河豚,章鱼和原始脊索动物中发现的一种防御性化合物。它用于低浓度治疗吗啡和海洛因成瘾者。这也是海地巫毒仪式使用的“僵尸”毒品。

尽管在分子水平上的作用,一些生物体中TTX的进化被生态学家视为防御机制。在T. granulosa蝾螈和T. sirtalis吊袜带的情况下,这种相互作用已经远远超出了这种简单的f齿安排,演变成一种致命的排毒/解毒的比赛。犹他州州立大学的生物学家Shana Geffeney表示:“人们可能会认为钠通道的这种变化对于蛇而言将代价太高。”他进行了基因表达实验。 “未来有趣的是理解通道功能上通道孔隙结构变化的成本与TTX结合变化的好处之间是否存在平衡。”

新特征的进化经常发生通过改变现有的基因或通过改变表达的模式和数量两种方式。目前的“自然”报告显示,蛇对TTX解毒的能力涉及钠通道基因的变化。 Brodie说:“一般情况下,这个故事正在发展。 “捕食者和猎物之间的生态武器竞赛实际上是在分子水平上推动的。我们没有证据也没有理由相信TTX也在变化,而是毒素的数量反应。倒入更多的毒素,改变蛇的钠通道。添加更多的毒素,进一步改变通道。“

犹他州立大学的Edmund Brodie Jr.和Peter Ruben以及犹他州大学医学院的Fujimoto Esther也为报告做出了贡献。藤本在犹他州 而研究发生。该研究由美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院资助。

来自印第安那大学



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