作者：Ed Yong

編輯：Ashie

如果說“氰化物兩吃”不甚可口，那么你最好也離百脈根（學(xué)名 Lotus corniculatus , 俗稱bird's-foot trefoil）遠(yuǎn)點(diǎn)。這種看似平凡，在歐洲、亞洲和非洲都很常見的花兒，葉子里卻滿是劇毒的氰化物。而且它身上還常常爬著斑蛾的幼蟲，幼蟲體內(nèi)也含有一種劇毒氰化物。

百脈根。圖片來源：wikipedia

昆蟲體內(nèi)的毒素與植物所含毒素在化學(xué)成分上完全相同，并且制造方式也一模一樣。 但兩個物種通過基因上的變異，各自獨(dú)立進(jìn)化出了制造氰化物的能力。 由哥本哈根大學(xué)的尼爾斯•布杰格•延森（Niels Bjerg Jensen）做出的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是趨同進(jìn)化的絕佳范例。也就是說，兩個物種來到了生命的舞會，卻不小心撞衫了。

最近的幾項(xiàng)研究表明，趨同進(jìn)化的的根源十分深奧。 許多動物通過修改同樣的基因，可以達(dá)到相同的適應(yīng)效果。 響尾蛇和蟒調(diào)整了相同的基因，從而獲得了感知身體熱量的能力。三種沙漠蜥蜴通過在同一基因上的不同突變，進(jìn)化出了白色的皮膚。兩種電魚的發(fā)電能力也有相同的基因基礎(chǔ)。

這些例子是很好理解的，畢竟涉及到的物種在親緣關(guān)系上并沒有太遠(yuǎn)。更驚人的例子也許是蝙蝠和鯨通過在同一基因上的突變進(jìn)化出聲納功能，或者是毒地鼠與蜥蜴用同樣方式進(jìn)化出毒蛋白。但百脈根和蛾子的氰化物基因讓趨同進(jìn)化上升到了更高的臺階，因?yàn)樗鼈儊碜酝耆煌膭游锝绾椭参锝纾瑓s也能趨同進(jìn)化！

當(dāng)斑蛾幼蟲吃掉百脈根葉片時，它們能將其中的氰化物吸收供自己使用。 受到天敵威脅時，它們就會分泌出含有毒素的黏液滴。但除了“偷”百脈根的毒素，它們自己也可以制造毒素。

無論是斑蛾幼蟲還是百脈根都含有兩種氰化物—— 亞麻苦苷和百脈根苷 。它們的來源平淡無奇，都是從纈氨酸和異亮氨酸合成的，這些氨基酸也是組成生命的基石。 百脈根有三個基因負(fù)責(zé)將這些無害的原料轉(zhuǎn)化為致命的產(chǎn)品。 延森在斑蛾幼蟲的皮膚中尋找同類基因，發(fā)現(xiàn)它們也是用與百脈根類似的三個基因來制造亞麻苦苷和百脈根苷的。

延森發(fā)現(xiàn)，斑蛾幼蟲和百脈根制造的蛋白形狀相似，盡管制造蛋白的基因序列有所不同。斑蛾幼蟲的三個基因與蠶的基因聯(lián)系更緊密，而百脈根的基因與水芹的更為類似。 這說明基因并不是從一個物種遷移到另一個物種的，它們各自獨(dú)立進(jìn)化出了制造毒素的能力。

類似的跨越生物學(xué)中“界”的趨同進(jìn)化現(xiàn)象還有一些，包括植物和真菌進(jìn)化出用同樣原料制造出同樣產(chǎn)物的機(jī)制，但這些機(jī)制總是有差異的。相比之下，斑蛾幼蟲和百脈根從氨基酸制造出氰化物利用的是完全相同的化學(xué)反應(yīng)，即便在進(jìn)化上它們早已在14億年前就分道揚(yáng)鑣了。

 

排版：昕旸

題圖來源：pixabay

 

 

 

從植物身上“造毒”，這個跨界太厲害

圖文簡介

物種通過基因上的變異，各自獨(dú)立進(jìn)化出了制造氰化物的能力