研究：蛇毒复杂性由猎物饮食决定

据外媒报道，饮食的多样性对响尾蛇、铜头蛇和棉嘴蛇等蝮蛇毒液的复杂性起着重要作用。但来自克莱姆森大学的科学家们进行的一项新合作研究发现，蛇吃的猎物种类的数量并没有影响到毒液的复杂性，反倒是被捕食物种在进化过程中彼此之间的距离起到了作用。

克莱姆森大学科学学院生物科学系教授Christopher Parkinson表示：“并不是饮食习惯决定了蛇类毒液的不同。这是广泛的饮食。如果一条蛇吃掉20种不同的哺乳动物，那么它的毒液不会变得非常复杂。但如果它吃了蜈蚣、青蛙、鸟和哺乳动物，它的毒液就会非常复杂，因为毒液的每个成分都会影响到蛇所捕食的不同动物中的不同东西。”

题为《Phylogenetically diverse diets favor more complex venoms in North American pit vipers》的研究论文已发表在《Proceedings of The National Academy of Sciences》上。这项研究可能会带来更好的抗蛇毒血清并为其他蛇类研究人员提供饮食数据库。

这项研究的论文首席作者Matthew Holding表示：“蛇咬伤是一种被忽视的热带病。在美国，因此死亡的人并不多，每年只有8人左右。但它会造成持久的损伤如神经和组织损伤。虽然我们有很好的抗蛇毒血清，但它们肯定可以做得更好。”

Holding跟来自克莱姆森、佛罗里达州立大学、墨西哥和巴西的研究人员合作研究了46种北美蝮蛇的毒液和饮食，其中包括所有生活在美国的毒蛇。之后，他们利用这些物种的饮食信息来理解有些毒液非常简单而有些却很复杂的原因。

毒液中含有的蛋白质能使猎物丧失行动能力。它所含不同蛋白质的数量反映了它的复杂性。

“你可以把毒液想象成蛇的工具箱，”Holding说道，“扳手、插座和螺丝刀各有不同的用途。同样地，当毒液注射到老鼠、蜥蜴、蜈蚣或任何被蛇吃掉的猎物时，每种蛋白质都有着不同的功能。有些蛇的毒液更简单、成分更少。有些却更多。我们想要从进化的角度来理解为什么会这样。”

为此，研究人员收集了北美响尾蛇和棉嘴蛇的毒液和毒腺样本。他们使用下一代测序技术生成了迄今最大的蝰蛇蛋白质组和毒腺转录组数据集。通过利用自然史标本，研究人员将毒液的复杂性跟蛇类的饮食进行了比较。

“拥有一个基于自然历史标本的猎物数据库是至关重要的，因为如果没有这些博物馆藏品我们就不可能完成这项工作。如果没有蛇，我们就不可能建立一个比较系统发育的框架来比较蛇的饮食和进化历史，”另一位研究人员Christopher Parkinson指出。

Holding表示，蛇毒复杂性的变化跟蛇类饮食的系统发育多样性存在关联--包括简单和复杂毒液的进化。该研究表明，猎物物种之间的差异程度对目标毒液的进化至关重要，而不仅仅是猎物物种或主要分类群之间的差异，而不管它们的系统进化关系如何。

先前的一些研究使用粗略的数据暗示饮食可能导致了蛇类毒液的不同。这个项目则利用了250多条蛇的蛇毒腺基因数据，这比迄今为止的任何其他研究都要密集。研究人员还编制了一个详细的猎物数据库。结合这些数据将有助于理解毒液变异的原因。

研究表明，饮食多样性可以预测蝰蛇毒液中四个最大的毒液基因家族中的三个表达的复杂性。丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶和磷脂酶有积极的关系，这意味着蛇的饮食越多样化它的毒液就越复杂。但饮食对C型凝集素没有同样的影响。食物的多样性是造成毒液复杂性变化的25%到40%的原因。

“（为此）我们提出了新的问题让其他研究人员来解决，比如为什么C型凝集素跟饮食多样性的关系与其他基因家族不同，以及什么能够解释剩下的3/4的毒液复杂性的变化，（对此）我们无法解释，”Holding说道。

由于蛇毒衍生的药物被用于治疗人类的心脏病、高血压和血块，科学家们对蛇毒了解得越透彻就越有可能用它来制造人类药物。