转自:四川在线
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中国科学院成都生物研究所蛇类多样性保护与利用创新团队:该团队致力于蛇类多样性与保护、蛇类复杂性状机制解析与蛇毒资源挖掘与利用三个方面的研究,塑造了一支全球蛇类研究的高水平队伍,产出多项具有国际影响力的重要科研成果。
四川在线记者 高杲
在一些人眼里,蛇是一种古老而神秘的冷血动物,其冰冷的身躯、锋利的牙齿以及可能携带的剧毒,都让人不寒而栗。但在中国科学院成都生物研究所里,却有一群热血青年,他们不仅喜欢蛇,还将热爱变成事业,探寻蛇类起源、揭秘蛇类遗传机制、挖掘蛇毒资源利用,他们就是蛇类多样性保护与利用创新团队。
这些青年因何和蛇结缘?又有哪些新发现?近日,团队成员和记者分享了他们和蛇的故事。
团队成员合影(图片由受访者提供)与蛇结缘
30多名青年闯入蛇的世界
成都生物研究所副研究员任金龙打小就对蛇感兴趣。高考时,他想报考一所能学到蛇、蛙、鲵和龟等动物知识的大学,但在填报志愿时,因为没搞清楚动物学和动物科学的关系,懵懵懂懂地进入了华中农业大学的水产养殖学专业。
在本科学习时,任金龙始终没有放弃研究蛇,一有空就跑到图书馆查阅和蛇相关的书籍资料。2016年,他终于如愿以偿,保研到成都生物所,成为该所研究员李家堂的学生。这段学习经历让他对蛇有了更加全面而清晰的认识,后来他选择将蛇类系统学与适应性演化作为研究方向。
而团队成员之一、成都生物所特别研究助理吴威起初和蛇并没有什么交集。“我本科学的是科学教育,硕士主攻的是动物免疫方向,压根没有想到,这辈子会和蛇打交道。”吴威说,因为和任金龙是好朋友,再加上两人学校离得很近,一起玩耍时,他注意到任金龙饲养的一条宠物蛇——玉米蛇。
“这条蛇和我之前见过的蛇都不同,它外表美丽性格温顺,还通人性,一旦熟络起来,还会和人互动。”吴威说,原本只是为了满足好奇心,上网查查玉米蛇的资料,越查就越好奇。“比如蛇又聋又瞎靠什么感知环境,再比如蛇为何没有四肢的,这些谜题让他对蛇产生了兴趣。”2020年,吴威成为成都生物所的博士生,他选择研究蛇类复杂性状的进化发育机制方向。
和吴威一起进入成都生物所的还有刘亚洲。这位助理研究员之前学的是药物化学,来到成都生物所是看到了蛇毒巨大的应用潜力。“蛇毒既是蛇捕食猎物的‘致命武器’,也将成为我们的‘治病良药’。”刘亚洲介绍,作为一种毒性蛋白质,蝮蛇的蛇毒被研制成了降血压药,响尾蛇的毒用于治疗心绞痛、心肌梗死等多种心脑血管疾病,蛇毒已经成为新药开发的重要来源。
或出于兴趣、好奇,或出于对未来的判断,30多位青年来到成都生物所,加入蛇类多样性保护与利用创新团队,他们在这里揭示蛇类起源和遗传机制、解密温泉蛇基因奥秘等,为我国蛇研究贡献着自己的力量。
任金龙高原拍摄温泉蛇(图片由受访者提供)与蛇为伴
科研之路虽然艰辛但充满意义
“我的工作就是给蛇绘制族谱。”谈到自己的研究方向,任金龙解释,蛇类系统学与适应性演化,简而言之,就是解答不同蛇类之间的亲缘关系如何,为何生活在这里、又是如何来到这里的,以及蛇类器官与特殊性状演化和蛇类适应性演化等问题。
野外采集标本是他研究工作中的重要一环,尤其是每年5月到9月,他需要经常前往野外找蛇。“很多蛇昼伏夜出,所以采集标本时,我们也得与之作息一致,白天睡觉,晚上工作。”
从事蛇类研究,任金龙也有偏爱,后棱蛇属就是他心中的理想动物。任金龙回忆,自己在高中和大学查阅与蛇相关的文献时,注意到后棱蛇的资料并不多,而且,对后棱蛇属的科学研究报道,大多都已陈旧,有些种类的标本是几十年甚至上百年前采集的。
从研究生时期开始,任金龙就到野外“重新”认识和记录它们。为了一见“山溪后棱蛇”的真容,任金龙不远千里前往福建武夷山探寻,大半夜在深山老林中独行。为了能找到后棱蛇不在中国“居住”的“亲戚”,他便积极与国外研究者合作,获取相关资料。
经过多年的努力,任金龙和团队已经对后棱蛇属进行了详细描述与研究,并收集和整理了每一种类的标本资源、遗传样本等数据,为这一“家族”建立了更完整的档案。
“荒野探险”是家常便饭,实验室的工作也并不轻松。
“蛇毒的研究充满挑战。”刘亚洲介绍,单就抓蛇取毒这件事,就要考验胆量和技术。“我们需要一个人控制蛇的头部,一个人轻轻压迫蛇的毒腺,促使毒液通过毒牙进入容器,但蛇的头部十分灵活,稍不留神,蛇就可能在排毒过程中突然反击。”
难的不只是取毒,还有研究毒。“有时候做一次完整的研究,可能需要几年甚至更长的时间。”刘亚洲介绍,蛇毒中含有多种复杂的蛋白质和酶,需要进行大量的探索,先要研究蛇毒成分的性质,还需要鉴定它们的功能,最后还要进行分析,要搞清这些事,需要长期泡在实验室里。“虽然工作很艰苦,但每当有一些突破时,大家都会很开心。”
与蛇同行
不断探索只为找到蛇的更多价值
研究蛇的工作并不轻松,为何还能吸引一众科研工作者不断探索?原因就在于蛇类的价值。
“研究蛇能探索自然的奥秘。”任金龙以自己的研究方向举例,比如我们常说有毒的蛇,头型是三角形的,但通过研究发现,一些原本头型为椭圆形的无毒蛇,为了生存也将头演化成了三角形,因此,这一说法并不准确;再比如,蛇的视力、听力和“表达力”都不佳,但却可以通过舌头接受化学分子,识别信息。
该团队的研究成果以封面论文形式发表于国际期刊《Cell》第186卷14期,封面物种系我国所产无毒蛇类大眼斜鳞蛇(图片由受访者提供)
对蛇的研究,还启发了技术创新和工程应用。吴威注意到,一些蛇的特性正逐渐应用于仿生学领域。比如蛇可以实现直线运动、侧向波动等多种运动模式,研究者通过运动机制的研究,设计和制作了柔性机器人,适用救援探测、工业检测等复杂地形;再比如通过研究蛇的热感应能力,能够研制出用于安防监控、夜间侦察的红外传感器等设备;此外,针对于蛇鳞结构减阻设计、耐磨防护等特点,一些企业还开发出新的仿生材料。
对蛇毒的研究,还推动了医药和药物的开发。刘亚洲说,蛇毒中的神经毒素可以用于开发镇痛药,“科博肽”就是从我国华南眼镜蛇的毒液中分离而来,为无数饱受疼痛折磨的患者带来了新的治疗选择。某些毒蛇的蛇毒蛋白成分具有抗凝血的作用,通过分离和改造这类蛇毒,或许能够找到解决血栓问题的新途径。“未来,随着科学技术的不断进步,蛇毒的潜力将继续被挖掘,也将为人类的健康事业提供更多的解决方案。”