不要被asp毛虫无辜的外表所欺骗:它毛茸茸的皮毛下隐藏着匕首般的刺,里面有令人痛苦的毒液,每年在美国都有数十人因此住院。
现在,科学家们已经在这些毛虫的毒液中发现了蛋白质,这可能解释了这种长满鬃毛的生物是如何产生如此强大的冲击力的。
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“有趣的是,这种疼痛非常严重,”该研究的主要作者、澳大利亚昆士兰大学分子生物科学研究所的研究员安德鲁·沃克告诉《生活科学》杂志。“这种疼痛持续很长时间,据说非常痛苦;人们把它描述为像触摸煤炭或遭受钝力创伤,就像被棒球棒击中一样。”
Asp毛虫,因其毛茸茸的外表而被称为脓毛虫,是飞蛾的幼虫。它们隐藏的有毒刺是抵御捕食者的防御机制。在周一(6月10日)发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的这项研究中,研究人员检查了南部法兰绒蛾()和黑波法兰绒蛾()毛虫的毒液。这两种物种在北美和中美洲部分地区都很常见。
沃克说,它们的毒液含有蛋白质,一旦注射到细胞上,就会与细胞结合,然后向大脑发送“超级、超级强”的疼痛信号。虽然这是毒液的通常途径,但asp毛虫的蛋白质-被称为“巨噬蛋白”-在进入细胞之前会改变形状。
“它们形成一个小甜甜圈,在细胞上打一个洞,”沃克说。“我们认为,当它们在细胞上打孔时,细胞就会激活,向大脑发送这些强烈的疼痛信号。”
毒素的痛苦打击可以归结为这些蛋白质在钻入受害者的细胞时变形成甜甜圈形状——在一些细菌中也观察到这种机制,这表明细菌和asp毛虫中的毒素有一个共同的起源。
沃克说:“这些引起疼痛的毒素的结构几乎与细菌毒素相同。”“我们发现,编码这些毒素的基因已经在数亿年前从细菌转移到这些毛毛虫的祖先身上,然后被招募为毒液毒素。”
4亿年前转移这种基因的细菌可能属于一种叫做γ变形菌的细菌,其中包括致病的物种,如大肠杆菌和沙门氏菌的一些菌株,它们也会在细胞上打孔。受者很可能是一种名为“蝶蛾”的昆虫的早期代表,几乎所有现存的飞蛾和蝴蝶都属于这种昆虫。
细菌可以将自己的DNA插入到其他生物体的基因组中,这一过程被称为水平基因转移(与垂直基因转移相反,垂直基因转移是指父母将自己的基因传递给后代)。但是细菌将遗传物质传递给毛毛虫,而毛毛虫又将遗传物质传递给它的后代,这是极其罕见的,因为必须满足几个条件,沃克说。
例如,细菌必须通过感染毛虫与毛虫接触,然后将DNA插入宿主细胞的细胞核中。“但并不是所有的细胞都可以,”沃克解释说。“必须是那些将发育成精子和卵子的细胞,这样当毛虫长大成为飞蛾时,它们才能传给后代。”
这一发现揭示了水平基因转移在动物毒液进化中的作用,以及对毛毛虫和飞蛾的研究不足。沃克说,虽然目前尚不清楚这种转移是如何发生的,但一般来说,“它不应该发生,这就是为什么它如此罕见的原因。”
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