石龙子进化出抗毒机制
由昆士兰大学主导的研究发现,澳大利亚石龙子进化出分子级防御机制,能有效阻止蛇毒对肌肉系统的破坏。
昆士兰大学环境学院的布莱恩·弗莱教授指出,揭示石龙子逃逸死亡机制的发现,可为人类蛇咬伤治疗提供生物医学新思路。
"我们在石龙子身上观察到了最精妙的进化案例",弗莱教授解释道,"这些动物通过关键神经肌肉受体(烟碱型乙酰胆碱受体)的微小基因突变,进化出防毒能力"。
神经毒素阻断机制
"该受体通常是神经毒素的作用靶点,毒素通过结合受体阻断神经-肌肉信号传递,导致快速麻痹和死亡",弗莱继续阐述,"但在自然界精妙的反制机制中,我们发现石龙子在25个独立进化事件中都发展出结合位点的突变,有效阻止毒素附着。
"这印证了毒蛇到达澳大利亚大陆后产生的巨大演化压力,当时的蜥蜴作为猎物必然面临生存挑战"。
值得注意的是,澳大利亚大石龙子(Bellatorias frerei)与非洲蜜獾(Mellivora capensis)在相隔万里的环境中,竟进化出相同的毒素抗性突变。这一发现通过功能实验得到验证。
跨物种遗传解决方案
"令人惊讶的是,獴科动物等蛇类捕食者也进化出类似突变",弗莱补充道。"我们确认大石龙子与蜜獾在分子靶点上的趋同进化,这种抗性在爬行动物与哺乳动物间的演化尤为显著——进化始终瞄准相同的分子'靶心'"。
实验室验证分子修饰
石龙子的受体突变包含两种机制:添加糖分子物理阻断毒素,以及在187位点将精氨酸替换为其他氨基酸。昆士兰大学适应性生物毒理学实验室的乌特帕拉·钱德拉塞卡拉博士领导了验证工作。
"我们通过合成肽段和受体模型模拟毒液作用过程,实验数据清晰显示,部分改良受体完全不受毒素影响",钱德拉塞卡拉博士表示,"面对高毒性捕食者,蛋白质的一个微小改变竟能决定生死,这种进化现象令人震撼"。
抗蛇毒治疗前景
这些发现可能为开发新型抗毒药物提供思路。"了解自然界的毒液中和机制能为生物医学创新提供线索",研究团队强调,"随着对天然抗毒机制的深入探索,我们将获得更多工具来设计新一代抗蛇毒制剂"。
该研究获得澳大利亚多家博物馆支持,相关成果发表于《国际分子科学杂志》。
研究团队包括:乌特帕拉·钱德拉塞卡拉、马可·曼库索、格伦·希亚、李·琼斯、贾斯·夸伊特科夫斯基、戴恩·特伦巴思、阿宾顿·乔杜里、特里·贝罗齐、迈克尔·加德纳、康拉德·霍斯金、克里斯蒂娜·兹杰内克和布莱恩·弗莱。
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