สัตว์เลื้อยคลานสร้างพิษร้ายแรงที่สุดของงูหางกระดิ่งใดๆ จากส่วนผสมเพียงไม่กี่อย่าง เซ็กซี่บาคาร่า โดย KATE BAGGALEY | เผยแพร่ 25 ม.ค. 2564 15:00 น
สิ่งแวดล้อม
งูหางกระดิ่งพันตัว
การเปิดเผยพันธุกรรมที่ซับซ้อนเบื้องหลังพิษของงูหางกระดิ่งเสือสามารถช่วยให้นักวิจัยระบุยาใหม่ๆ เพื่อรักษาสภาพของมนุษย์ได้ มหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา
แบ่งปัน
งูหางกระดิ่งเสือ ซึ่งอาศัยอยู่ในแอริโซนาและเม็กซิโกตอนเหนือ ผลิตพิษที่ผิดปกติอย่างมาก พิษนี้ร้ายกาจกว่างูหางกระดิ่งอื่น ๆ แต่ก็ง่ายที่สุดเช่นกัน สารพิษเพียงไม่กี่ชนิดประกอบขึ้นเป็นสารที่มีศักยภาพ ซึ่งโจมตีระบบประสาทของเหยื่อ นักวิทยาศาสตร์ รายงานเมื่อวันที่ 18 มกราคมในProceedings of the National Academy of Sciencesแม้จะมีความเรียบง่าย แต่สารพิษก็มีรากฐานทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน
เมื่อนักวิจัยจัดลำดับจีโนมของงูหางกระดิ่งเสือ พวกเขาพบว่ามีเพียงประมาณครึ่งหนึ่งของยีนที่เกี่ยวข้องกับพิษที่มันมีอยู่เท่านั้นที่ถูกใช้จริง การทำความเข้าใจสิ่งนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับพิษอันตรายพิเศษ ซึ่งอาจนำไปสู่การปรับปรุงยาที่ได้จากพิษงู
Mark Margres นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ
จาก University of South Florida และผู้เขียนร่วมของการค้นพบใหม่กล่าวว่า “เราสนใจที่จะระบุว่าความเรียบง่ายในระดับพิษนั้นสะท้อนให้เห็นในจีโนไทป์ด้วยหรือไม่ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือสูตรทางพันธุกรรมนั้นง่ายพอ ๆ กับส่วนผสมที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์มีพิษขั้นสุดท้ายหรือไม่? หรือ Margres กล่าวว่า “พวกเขาเพิ่งลบยีนจำนวนหนึ่งออกจากจีโนมของพวกเขาและมีเพียงเจ็ดถึงสิบยีน [ที่เกี่ยวข้องกับพิษ] หรือมียีนอื่น ๆ อีกมากมายและผ่านกลไกระดับโมเลกุลที่แตกต่างกันทำให้ยีนเหล่านี้เปลี่ยน ปิด?”
ส่วนผสมหลักในพิษงูหางกระดิ่งเสือคือ neurotoxins ซึ่งฆ่าเหยื่อโดยทำให้ความดันโลหิตลดลงและทำให้หายใจไม่ออก งูหางกระดิ่งส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ neurotoxins เพื่อปราบอาหารเย็นของพวกมัน เป็นเรื่องปกติสำหรับพวกเขาที่จะพึ่งพาสารประกอบที่เรียกว่าเมทัลโลโปรตีน
“[พวกเขา] เปรียบเหมือนเครื่องปรุงเนื้อนุ่ม โดยพื้นฐานแล้วพวกมันย่อยเนื้อของคุณ เซลล์ของคุณ” คริสโตเฟอร์ พาร์กินสัน นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยเคลมสัน และผู้เขียนร่วมอีกคนของการค้นพบกล่าว ในงูหางกระดิ่งหลายตัว เช่น ไดมอนด์แบ็คตะวันตก เขากล่าวว่า “พิษมีศักยภาพ แต่ไม่มีพิษร้ายแรงเท่ากับงูหางกระดิ่งเสือ”
โชคดีที่งูหางกระดิ่งเสือ ซึ่งตั้งชื่อตามลายเกล็ดของพวกมัน ไม่ค่อยพบและกัดคน “แต่หากทำอย่างนั้น มันจะเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อการกัด…เนื่องจากมีพิษต่อระบบประสาทในระดับสูง” พาร์กินสันกล่าว
เพื่อให้เข้าใจพิษที่น่าสนใจนี้มากขึ้น พาร์กินสัน มาร์เกรส และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาจึงเก็บตัวอย่างเลือดจากงูหางกระดิ่งเสือและตรวจสอบจีโนมของมัน ซึ่งเป็นชุดคำสั่งทางพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต งูหางกระดิ่งส่วนใหญ่มียีนอย่างน้อย 50 ยีนที่เกี่ยวข้องอย่างแข็งขันในการสร้างพิษที่สามารถรวมสารพิษต่างๆ ได้ 50 ถึง 100 ชนิด Margres กล่าว และโดยทั่วไป งูพิษส่วนใหญ่มีโปรตีนที่เป็นพิษนับสิบถึงร้อย
งูหางกระดิ่งเสือมี 51 ยีนที่คิดว่าเกี่ยวข้องกับการผลิตพิษ สำหรับการเปรียบเทียบ งูหางกระดิ่งทุ่งหญ้ามี 92 ตัวและงูจงอางมี 232 อย่างไรก็ตาม ยีน 51 ยีนจำนวนเล็กน้อยที่มีอยู่ในจีโนมของงูหางกระดิ่งเสือดูเหมือนจะอยู่เฉยๆ เมื่อนักวิจัยตรวจสอบต่อมพิษของงูหางกระดิ่งเสือ 7 ตัว พวกเขาพบว่ามียีนพิษเพียงครึ่งเดียวเท่านั้นที่ถูกถ่ายทอดเป็น RNA ของผู้ส่งสาร ซึ่งเป็นโมเลกุลสำคัญที่ถ่ายทอดคำสั่งที่มีอยู่ใน DNA ไปยังส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ที่สามารถเปลี่ยนเป็นโปรตีนได้ .
ในที่สุด นักวิจัยได้วัดว่าคำสั่งทางพันธุกรรม
ใดที่ถูกสร้างขึ้นในโปรตีน พวกเขายืนยันว่ามีโปรตีนที่เป็นพิษ 15 ชนิดในตัวอย่างพิษงูหางกระดิ่งเสือ นี่ชี้ให้เห็นว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับพิษของงูหางกระดิ่งเสือโคร่งอย่างน้อยครึ่งหนึ่งและอาจมากกว่านั้นไม่ได้มีส่วนทำให้เกิดพิษ
“คำถามต่อไปที่ชัดเจนคือทำไมยีนนี้จึงยังคงอยู่ในจีโนมแม้ว่าจะไม่ได้แสดงออกก็ตาม” มาร์เกรสกล่าว “มันมีความสามารถในการผลิตสารพิษอื่นๆ และมันก็ไม่ใช่ ดังนั้น… ฉันขอยืนยันว่าพิษธรรมดานั้นได้ผลสำหรับงูหางกระดิ่งเสือ” งูไม่จำเป็นต้องทำให้สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนขึ้นและอาจมีพิษมากขึ้น แม้ว่าตามทฤษฎีแล้วดูเหมือนว่างูจะมีความสามารถที่จะทำอย่างนั้นได้
เป็นไปได้ว่าบรรพบุรุษของงูหางกระดิ่งเสือโคร่งเคยมีพิษที่ซับซ้อนมากขึ้นและมีความคล่องตัวเมื่อเวลาผ่านไป อีกทางหนึ่ง สารพิษในระบบประสาทที่ครั้งหนึ่งเคยพบเห็นได้บ่อยในสายพันธุ์งูหางกระดิ่ง เพียงแต่จะหายไปจากการวิวัฒนาการ
“เป้าหมายระยะยาวของเราคือการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของพิษ—คุณสมบัติที่แตกต่างกันทั้งหมดคืออะไรและทำไม” พาร์กินสันกล่าว “ดังนั้น พยายามทำความเข้าใจว่าอะไรเป็นตัวขับเคลื่อนความแปรผันของพิษที่เราเห็นในงูหางกระดิ่ง”
ยาหลายชนิดได้มาจากพิษงู ซึ่งรวมถึงยารักษาความดันโลหิตสูงและโรคหลอดเลือดสมอง ยาเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สารพิษที่ตรวจพบได้ในพิษ
“[นักวิจัย] แค่มองไปที่พิษ พวกเขาไม่ได้ดูที่จีโนม และสิ่งที่เรากำลังแสดงให้เห็นในระดับจีโนมก็คือยังมีสารพิษอีกมากมายที่เรายังไม่ได้ตรวจสอบ” Margres กล่าว “มีความเป็นไปได้ที่สารพิษเหล่านี้บางชนิดที่ไม่ได้แสดงออกแต่ยังคงอยู่ในจีโนม หากเราผลิตสารพิษเหล่านี้ ก็อาจส่งผลทางชีวการแพทย์ที่เป็นประโยชน์ได้เช่นกัน” เซ็กซี่บาคาร่า / สอนลูกอ่านหนังสือ
