综述:动物毒液是什么?重新思考一种操纵性武器

【字体: 时间:2025年06月22日 来源:Trends in Ecology & Evolution 16.7

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  这篇综述创新性地将动物毒液(venom)重新定义为通过伤口注入活体受体、产生扩展表型(extended phenotype)的操纵性武器,突破了传统定义局限于捕食/防御功能的局限。文章系统论证了植物毒性(phytotoxic)毒液(如刺吸式昆虫唾液)和性毒液(sexual venom)的生物学本质,提出毒液研究应与植物-昆虫互作、性冲突领域交叉融合,为毒液组学(venomics)开辟了新维度。

  

重新思考毒液
动物毒液本质上是进化于生物冲突场景中的操纵性武器。传统定义强调其通过叮咬等方式注入活体、破坏生理功能以利攻击者的特性,但新视角指出其核心在于产生"扩展表型"——即毒液在受害者体内形成的、有利于攻击者的生理改变。这种定义将唾液(saliva)与毒液明确区分:前者用于消化,后者则需活体生理响应。

毒液的扩展表型
从基因视角看,毒液诱导的受害者生理变化实为攻击者基因的扩展表型(如猎物麻痹、血液抗凝)。这种"联合表型"成为进化冲突的焦点,驱动拮抗共进化(如猎物发展出抗毒能力)。现有定义的混乱体现在:吸血动物分泌的"唾液"实为毒液(含抗凝血酶等),而某些黄蜂毒液成分可兼作性信息素——功能转变不改变其毒液本质。

植物毒性与其他植物毒性毒液
刺吸式昆虫(如蚜虫、蝉)注入植物的"唾液"实为植物毒性毒液,其含有效应子(effectors)和激发子(elicitors),通过抑制植物防御、诱导瘿瘤(galls)等扩展表型获取营养。研究发现,膜翅目(Hymenoptera)和半翅目(Hemiptera)的祖先毒液最初用于操纵植物,后期才演化出动物毒性功能。例如,蜜蜂毒液基因实际源自植食性祖先,其宿主操纵功能逐步转为防御用途。

性毒液
性冲突催生了专门用于生殖操纵的毒液:蜗牛用"爱箭"(love dart)注射促孕激素,蚯蚓通过交配刚毛传递"异源激素"(allohormones)。这些注射降低受体寿命和繁殖力,却提升攻击者父权成功率。蝎子、章鱼等物种则存在"双重用途"毒液,既用于捕食也用于交配控制——如蓝环章鱼雄性通过毒液麻痹雌性。

统一研究领域
当前毒液组学、植物-昆虫互作、性冲突研究彼此割裂。例如,瘿蚊效应子基因的5'/3'非翻译区保守而编码区高度变异,这与锥螺毒素(conopeptides)进化模式惊人相似,暗示共同的选择压力。新定义将促进跨领域技术共享(如毒素组分析),并拓展药用分子挖掘范围——从25万种半翅目/膜翅目物种的植物毒性毒液中寻找新活性成分。

未来方向
关键问题包括:植物/动物双功能毒液的成分转换机制、瘿瘤诱导的分子通路、性毒液的全球分布等。这一框架还可延伸至微生物界,最终构建贯穿生命科学的"生物冲突"统一理论。

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