其他

动物毒素与生存竞争和人类疾病

自然界中，作为生存竞争的基本手段之一，毒液（毒素分子混合物）系统是许多动物的一个重要复杂性状，并伴随着动物界的进化历程不断地发生和演化。直到目前，致残和致死性的产毒动物蜇伤和咬伤仍是危害人类健康的一个全球问题。全球范围内，每年约有180万人遭遇蛇伤中毒,其中约有9.4万人死亡；每年至少有5万起产毒鱼类刺伤导致的中毒事件和超过百万人被蝎子蜇伤，儿童被蝎子蜇伤后症状尤其明显并有死亡的风险。但是，动物毒素与人类的关系也存在一个从敌人到朋友的转换。在人类自我认识和与自身疾病作斗争的过程中，“以毒攻毒“是祖先传统医学的智慧和实践，而现代科学许多重要的生理病理机制解析和新的临床治疗药物的成功研发和上市都得益于动物毒素，这其中包括若干获得诺贝尔奖的基础研究重大发现和全新的大品种药物。近期，研究者对已知分布于中国的产毒动物资源进行了总结，目前已挖掘的动物毒素的比例只占不到0.1%。目前基因组和蛋白质组研究进展揭示了大量毒素类似蛋白多肽在包括哺乳动物和人在内的动物机体各种组织中表达和分布，文章强调了动物毒素研究所获得的知识和线索将在这些生理性蛋白多肽的功能和分子机制解析中发挥重要作用。文章同时比较了动物毒液系统与免疫系统在生物学策略和任务、效应分子起源与进化以及分子构件等方面所呈现的显著相似形。文章最后指出人类生理机制和疾病机理的解析目前很多是依赖于模式动物进行的，其理论依据是基于人类和模式动物进化上的保守性和相似性。自然界中，毒素是动物生存竞争而产生并通过进化的纽带所形成的人类对立面。就自然哲学的方法论而言，通过对立面是认识自身的一个有效途径，因此深入的“知彼“而达到“知己“是为什么人们要研究毒素的根本原因。（Zoo1ogica1 research 2015，http://www.zoores.ac. cn/CN/abstract/abstract3652.shtm1）。

翼手目暗视觉适应性的机制

翼手目（蝙蝠）是夜行性动物，在不同的蝙蝠种类中存在着显著的感觉分化：食虫蝙蝠主要依赖回声定位来导航、捕食，其眼睛退化，而旧大陆果蝠没有回声定位能力，其眼睛很发达，主要依赖视觉和嗅觉来寻找食物。为进一步系统地揭示翼手目暗视觉适应性机制，研究者首先利用锰离子增强磁共振成像（MEMRI）技术扫描蝙蝠大脑结构，对比各种蝙蝠视觉和听觉系统的结构差异，发现旧大陆果蝠具有较大的上丘（参与视觉信息处理），其上下丘体积比约3:1，食虫蝙蝠具有较大的下丘（参与听觉信息的处理），其上下丘体积比约为1:7，揭示了翼手目动物暗视觉分化的脑结构基础；随后，利用闪光诱发电位技术对蝙蝠的视觉能力进行了量化，发现它们绝对光感知阈值为：旧大陆果蝠>墓蝠>中菊头蝠（小蝙蝠亚目，回声定位），反映这些不同蝙蝠物种的视觉能功能的差异。最后，利用转录组测序技术（RNA-seq）对5种蝙蝠的视网膜转录组进行测序，从序列变异（正选择、趋同/平行进化）和表达两方面进行了适应性信号检测，并发现墓蝠眼部基因的转录组水平表达模式和狐蝠科更为相近。这项研究从结构、功能和分子机制等多角度系统得阐述了翼手目暗视觉分化的机制，为复杂性状的适应性机制的研究提供了示范。（Scientific Reports 5: 11531(2015)，doi:10.1038/srep11531）

大熊猫维持异常低能量之谜

以吃素食著称的大熊猫是食肉目熊科家族中的异类，野生大熊猫几乎完全以竹子为食。尽管其食性发生了巨大改变，但大熊猫的肠道依然保持着食肉动物的特征。由于竹子营养和能量低且难以消化，因此大熊猫每天不得不进食大量的竹子才能满足其生命活动需要。一直以来，科学家怀疑大熊猫的能量代谢率一定非常低，但却一直未对其做过测定。最近，研究者对野生和圈养大熊猫的能量代谢测定结果表明，大熊猫的能量代谢率的确异常低，几乎与树獭相似。通常认为，人类的代谢率已经很低，但一只体重90公斤的大熊猫代谢水平还不足同样体重的人类的一半。研究发现，在长期演化过程中，大熊猫的形态、行为、生理、遗传和基因组均发生了适应性改变。在野外，研究者通过给野生大熊猫佩戴GPS颈圈，发现野生大熊猫每天有超过一半的时间在休息，平均每小时的移动距离也仅20多米，这样可以节省大量能量。此外，大熊猫低能量代谢率的秘密还在于其用于调节能量代谢的甲状腺激素水平也相当低。研究者还在大熊猫基因组中发现一个调控甲状腺激素合成的关键基因（DUOX2）发生了突变，这可能与大熊猫较低的甲状腺素水平相关。在人类和小鼠中，该基因突变会导致其甲状腺功能减退。能量代谢率很低带来的挑战是大熊猫如何维持恒定的体温。研究发现，大熊猫的毛皮很厚，能够保持体内热量不易散失，因此其体表温度很低。热成像测定表明，大熊猫体表温度与同样黑白相间的其他动物如斑马和斑点狗等相比要低得多。（Science 2015，349：171-174）

澳大利亚物种灭绝的幕后“杀手“

远离其他大陆的澳大利亚曾经是生命的天堂，自从大约2亿年前澳大利亚所在冈瓦纳大陆开始与北方的劳亚大陆分离，直到5000万千前澳大利亚又与南极大陆完全分离，在漫长的地质历史中，澳大利亚演化出了独特的生物。然而，随着人类的到来，为澳大利亚生物的生存带来了巨大的挑战。很久以来，澳大利亚超高的物种灭绝率一直是个谜。因为其他地方，物种的灭绝基本源于人类的过度猎杀，或者生存环境被破坏。但澳大利亚人口稀少，沙漠内陆的大部分地区都杳无人烟。所以以全球的标准看，它应该是野生动物的天堂。为了解开澳大利亚动物灭绝之谜，澳大利亚的一个研究团队，通过追踪1788年首批欧洲人定居澳大利亚后，澳大利亚陆地、海洋哺乳动物的命运，来弄清楚澳大利亚物种灭绝的基本情况和原因。结果显示，欧洲人定居澳大利亚后，澳大利亚特有的273种陆地哺乳动物中的11%灭绝了，21%的生存受到了威胁。相较而言，北美洲只有一种特有物种在欧洲殖民后灭绝了。而同一时段的世界范围内，5500种哺乳动物只有1.5%灭绝了。

研究者发现，曾经在澳大利亚广泛存在的7个物种，现在只能在没有野猫和狐狸生活的岛上发现。此外，不同于其他大型哺乳动物灭绝风险最高的地方，澳大利亚濒临灭绝的哺乳动物体型都很小。通过分析，研究者发现澳大利亚很多物种数量的下降与野猫和红狐的引入同时发生，而且这两种动物不仅都猎杀了太多的动物，而且繁衍传播速度也很快。另一种导致哺乳动物高灭绝速率的原因是国家管理重大火灾的方式改变了。过去，澳大利亚土著会定期放小火烧掉易燃的干灌木。但现在这种情况很少了，意味着野火会被更频繁的诱发，火势扩散也更快。这不仅使哺乳动物的食物大量减少，也使它们躲避猫和狐狸的隐蔽场所更少。（www.pnas. org/cgi/doi/10.1073/pnas.1417301112）