動物學

張云

我們為什么研究動物毒素？

張云

作為生存競爭的基本手段之一，毒液（毒素分子混合物）系統是許多動物的一個重要復雜性狀，并伴隨著動物界的進化歷程不斷地發生和演化。對毒素的深入研究，例如其在進化進程中的起源和丟失、生物學相關性以及和其它物種的共進化等問題，提供了人們研究和理解生命科學基本問題的優秀模型。這些基本問題包括在與環境適應和生存競爭直接相關的復雜性狀中，進化選擇如何造就不同物種間在毒素、免疫、機體力量和智力之間的發育、變化和平衡，以及相關的遺傳基礎，相互間的內在聯系和生物經濟學的成本效益權衡策略。直到目前，致殘和致死性的產毒動物蜇傷和咬傷仍是危害人類健康的一個全球問題。但是，動物毒素與人類的關系也存在一個從敵人到朋友的轉換。在人類自我認識和與自身疾病作斗爭的過程中，許多重要的生理病理機制解析和新的臨床治療藥物的成功研發和上市都得益于動物毒素，這其中包括若干諾貝爾獎級的基礎研究重大發現和全新的大品種一線藥物。可以預測，動物毒素在目前和將來的生物醫學基礎研究和創新藥物研發中也將發揮不可替代的關鍵作用。我們在對已知的分布于中國的產毒動物資源初步總結后發現，目前已挖掘的動物毒素的比例只占不到0.1%。目前基因組和蛋白質組測序和空間結構比較揭示了大量毒素類似蛋白多肽在動物機體各種組織的表達和分布，動物毒素研究所獲得的知識和線索將在這些生理性蛋白多肽的功能和分子機制解析中發揮重要作用。我們特別強調動物毒液系統與免疫系統在生物學策略和任務，效應分子起源與進化以及分子構件等方面所呈現的顯著相似形。透過表面難以想象的復雜性和多樣性，生命體的構建和運作本質上具有其內在的簡單而富有邏輯的基本規律和原理。我們提出“自然配對假說”，即在生物界自然存在和進化的過程中：（1）動物的每個關鍵生理元件都成為動物毒素作用的靶標，都有至少一個或一類毒素以其作為靶點；（2）毒素與生理元件的相互作用和自然配對具有內源性的保守性，即存在內源性的毒素類似分子與生理元件的相互作用和自然配對，并在機體的生理過程發揮作用。生命的進化過程將動物毒素與人類緊密相連，就哲學的觀點而言，通過對立面是認識自身的一個有效途徑。自然界中，毒素是動物生存競爭而產生并通過進化的紐帶形成的人類對立面，因此深入的“知彼”而達到“知己”是為什么我們要研究毒素的根本原因。

來源出版物：動物學研究, 2015, 36(4): 183-222

入選年份：2015