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吐出眼镜蛇毒液揭示了进化如何经常找到常见问题的相同答案

在《科学》杂志上发表的一项关于裂口眼镜蛇的研究表明,毒液成分的组合是如何演化的,而不是一次,而是在三种不同的情况下,立即产生出痛苦的毒液。这是蛇毒为防御而进化的第一个明确例子,并提供了一个显着的趋同进化示例,即自然选择如何使相同的解决方案多次进化。

与毒液主要用于使蛇能够杀死猎物的理论相反,毒蛇会在蛇眼镜蛇上吐痰,这种毒液会立即造成疼痛,而输送系统则可使蛇将毒液喷向眼睛的最大距离为2.5米任何过于接近的事物都暗示了一种防御机制,而不是寻找武器。

班戈大学自然科学学院国际研究项目共同研究员沃尔夫冈·伍斯特(WolfgangWüster)博士解释说:“这里有进一步的证据表明,类似的进化挑战通常会产生相同的解决方案。尽管我们研究了三种不同的方法在不同位置和不同进化时期演化的眼镜蛇群体,面对威胁时,各自演化出相同的防御机制。

所有眼镜蛇都具有引起组织破坏的毒液成分,称为细胞毒素。但是在吐痰的眼镜蛇中,加入另一组毒素磷脂酶A2产生了协同作用,导致瞬间疼痛的毒液,可以迅速阻止甚至使攻击者失明。

了解生物学在多大程度上是不可预测的,几乎是随机的或可预测的,这是生物学中的一个主要问题。这是同一问题的一个非凡示例,导致同一解决方案多次演变,即可预测的演变。”

有趣的是,通过研究进化谱系,研究小组还发现,变化发生在三个不同的地理位置,大约与早期人类出现在这些地区的化石记录中的时间相同。

伍斯特博士补充说:“许多灵长类动物都用棍棒和石头攻击蛇。两足动物的到来,两只手都为恶作剧而来,这可能只是一种选择压力,它通过吐口水和经过特殊调整的防御手段来支持长距离防御毒液。

早在几百万年前的人类可能已经导致眼镜蛇随地吐痰的进化的观点强调了我们的起源如何与当时非洲和亚洲更广泛的生态系统紧密地联系在一起”

班戈大学(Bangor University)理学硕士课程的学生学习英国唯一的动物学与爬虫学课程,从而有机会为这一国际研究项目做出贡献。这些学生负责产生DNA序列,以产生眼镜蛇的系统发育或进化家族树,从而使研究能够追踪毒液适应性的进化。

Anthony Plettenberg Laing是作者之一,他最初来自剑桥,现在居住在德国柏林。在获得动物学与爬虫学学士学位后,他为他的MScRes从事了这个项目,他说:

“班戈大学通常被称为英国的爬虫学之都,并且是英国唯一提供特定爬虫学课程的学院。它拥有一支由世界著名的研究人员组成的团队,专门研究该领域。因此,我知道班戈将激发我的热情,帮助我成长,并在那里发展壮大,使我能够积极参与爬虫学领域。”

“在Bangor学习期间,我与WolfgangWüster博士及其同事进行了许多激动人心的项目,包括研究眼镜蛇属中的标志性非洲和亚洲眼镜蛇。我的工作包括对许多基因进行测序并创建系统树,以了解何时以及为什么。成为不同的物种已经分开了。成为这样一位在科学界享有声望和影响力的研究的作者,真是令人难以置信的荣誉和真正的人生成就。”

来自坎布里亚郡巴罗因弗内斯的卡拉·霍尔(Cara Hall)来研究动物行为学的动物学。她说:“生态学学位对我来说是理想的。我能够在许多不同的研究领域学到很多东西,对生物学和进化论有更深入的了解,并积极参与研究以获取对我的未来至关重要的实验室技能。当时不知道,我在那里的研究为更大的研究做出了贡献,并产生了比我预期的更大的影响。”

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