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毒液形状解开蝎子家谱

2019-03-07 11:06:19 • 来源：

作为一个在墨西哥长大的孩子，Carlos Santibanez-Lopez担心蝎子会经常装饰他家的墙壁和天花板，寻找有充足食物的温暖地方。因此，当一个大学项目让他在晚上使用黑光灯收集蝎子时，他决定面对他对蝎子和黑暗的双重恐惧。“我做到了，我喜欢它，”威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究员Santibanez-Lopez说。“当你看到一只蝎子在黑光下发光时，它太棒了。我只是立刻迷上了。”

毒液形状解开蝎子家谱

当他开始深入研究蝎子时，Santibanez-Lopez开始了解蝎子家谱是一个纠结的混乱。科学家将他们的工作集中在少数对人类有害的物种上，往往忽略了大约2,400种蝎子的完全多样性。蝎子非常相似的身体计划 - 通常是区分物种的方式 - 进一步混淆物种。

在与威斯康星大学麦迪逊综合生物学教授Prashant Sharma的新工作中，Santibanez-Lopez重新尝试解开蝎子家谱，不是使用蜘蛛体的形状和结构，而是使用它们的毒液形状。

通过预测数十种蝎子物种的毒液分子采用的三维形状，Santibanez-Lopez和Sharma已经确定了一种可以追溯到今天蝎子共同祖先的分裂。一个分支采用了稍微窄一点的毒液。另一个分支的毒液更圆。不同形式也是毒液功能的基础：每种形状都有自己的猎物分子靶。

这是第一次使用分子的形状代替解剖学来组织进化关系，这提示了解开整个自然界中发现的许多复杂家谱的新方法。

这项工作于11月14日在PeerJ期刊上发表。Sharma和Santibanez-Lopez与UW-Madison Department of Botany和北卡罗来纳大学夏洛特分校的研究人员合作。

研究人员利用55种蝎子和3000多种基因的基因组序列构建了一个初步的家谱。这棵树重现了Sharma在2015年所做的工作的主要发现，展示了今天蝎子的共同祖先的两个主要分支：Buthida和Iurida。

但基因组序列从未说明整个故事。其他特征，通常是解剖结构，可以帮助确定DNA是否说实话。

“我们缺乏支持这棵树的其中一件事就是形态学，”夏尔马说。“但蝎子基本上看起来都一样。它们通常被称为'活化石'，因为它们自从它们最初进化以来变化不大。”

所以Santibanez-Lopez和Sharma转向了蝎子的毒液，这是蜘蛛的特征之一。利用一种蝎子毒液分子的已知结构作为支架，研究人员预测了来自蝎子家谱的41种不同毒液的形状。

他们发现Iurida毒液类似于三维拼图块，而Buthida毒液则更为球形。这些不同的形状支持并重建了从基因组序列发展而来的家谱，提供了一种物理基础，即蝎子难以区分的解剖结构根本不可能。

“我们正在应用为解剖数据开发的技术并将其降低到分子水平，”Sharma说。

研究人员还发现，这些毒液在过去3亿年的演化过程中发生了极大的变化。这种保守主义证明毒液的形状受到猎物中分子靶标的一致性的限制，其中毒液破坏了神经细胞。

由于毒液的形状带有关于其在猎物中的功能的信息，Santibanez-Lopez和Sharma认为类似的方法可以帮助预测特定物种对人类造成多大的威胁 - 这将击败Santibanez-Lopez痛苦的，真实世界的经验分离从严重的叮咬中温和。

“你可以知道哪些可以用手来处理，”他说。

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