动物学

张云

我们为什么研究动物毒素？

张云

作为生存竞争的基本手段之一，毒液（毒素分子混合物）系统是许多动物的一个重要复杂性状，并伴随着动物界的进化历程不断地发生和演化。对毒素的深入研究，例如其在进化进程中的起源和丢失、生物学相关性以及和其它物种的共进化等问题，提供了人们研究和理解生命科学基本问题的优秀模型。这些基本问题包括在与环境适应和生存竞争直接相关的复杂性状中，进化选择如何造就不同物种间在毒素、免疫、机体力量和智力之间的发育、变化和平衡，以及相关的遗传基础，相互间的内在联系和生物经济学的成本效益权衡策略。直到目前，致残和致死性的产毒动物蜇伤和咬伤仍是危害人类健康的一个全球问题。但是，动物毒素与人类的关系也存在一个从敌人到朋友的转换。在人类自我认识和与自身疾病作斗争的过程中，许多重要的生理病理机制解析和新的临床治疗药物的成功研发和上市都得益于动物毒素，这其中包括若干诺贝尔奖级的基础研究重大发现和全新的大品种一线药物。可以预测，动物毒素在目前和将来的生物医学基础研究和创新药物研发中也将发挥不可替代的关键作用。我们在对已知的分布于中国的产毒动物资源初步总结后发现，目前已挖掘的动物毒素的比例只占不到0.1%。目前基因组和蛋白质组测序和空间结构比较揭示了大量毒素类似蛋白多肽在动物机体各种组织的表达和分布，动物毒素研究所获得的知识和线索将在这些生理性蛋白多肽的功能和分子机制解析中发挥重要作用。我们特别强调动物毒液系统与免疫系统在生物学策略和任务，效应分子起源与进化以及分子构件等方面所呈现的显著相似形。透过表面难以想象的复杂性和多样性，生命体的构建和运作本质上具有其内在的简单而富有逻辑的基本规律和原理。我们提出“自然配对假说”，即在生物界自然存在和进化的过程中：（1）动物的每个关键生理元件都成为动物毒素作用的靶标，都有至少一个或一类毒素以其作为靶点；（2）毒素与生理元件的相互作用和自然配对具有内源性的保守性，即存在内源性的毒素类似分子与生理元件的相互作用和自然配对，并在机体的生理过程发挥作用。生命的进化过程将动物毒素与人类紧密相连，就哲学的观点而言，通过对立面是认识自身的一个有效途径。自然界中，毒素是动物生存竞争而产生并通过进化的纽带形成的人类对立面，因此深入的“知彼”而达到“知己”是为什么我们要研究毒素的根本原因。

来源出版物：动物学研究, 2015, 36(4): 183-222

入选年份：2015