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西藏溫泉蛇郭峻峰攝
（神秘的中國地球uux.cn）據(jù)中國科學(xué)報（胡珉琦）：蛇是具有重要代表性的變溫脊椎動物，因自身新陳代謝水平較低而無法產(chǎn)生足夠的蛇類蛇何世界熱量保持恒定的體溫，通常需要借助外界的西藏溫度提升體溫。
我國有一種特有蛇類，溫泉溫泉屋脊竟能適應(yīng)高寒的靠泡青藏高原，并定居在了海拔3700～4850米的定居高原面上，成為世界上分布海拔最高的中國蛇類之一。
它們之所成為家族“另類”，蛇類蛇何世界是西藏因為有著一套極為特殊的生存策略，靠“泡”溫泉活著。溫泉溫泉屋脊
近日，靠泡中國科學(xué)院成都生物研究所的定居科研人員揭示了這一特殊物種——西藏溫泉蛇的溫泉適應(yīng)之謎，相關(guān)成果發(fā)表于《創(chuàng)新》雜志。中國
唯一利用地?zé)豳Y源生存的蛇類蛇何世界蛇類
科學(xué)家曾先后在我國發(fā)現(xiàn)了三種溫泉蛇，分別是西藏西藏溫泉蛇、四川溫泉蛇和香格里拉溫泉蛇。它們都是青藏高原的特有物種，其中，西藏溫泉蛇是西藏地區(qū)的特有種。
溫泉蛇屬物種大概在2800萬年前逐漸分化形成，當(dāng)時青藏高原正處于隆升相對較早時期。如今，西藏溫泉蛇主要分布在雅魯藏布江中下游地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)，包括拉薩市、山南地區(qū)、日喀則、林芝等地。
“溫泉蛇屬物種隸屬于食螺蛇科，其近緣類群除我國分布的寧陜線形蛇外目前只分布于美洲，且主要在熱帶美洲，它們的生存環(huán)境有著天壤之別。”論文通訊作者、中國科學(xué)院成都生物研究所研究員李家堂說。
然而，西藏溫泉蛇之所以能在高寒的青藏高原活著，并不是因為它們真的“抗凍”，而是它們有著極強(qiáng)的尋找熱源的能力。
青藏高原的形成是源于印度板塊和歐亞大陸板塊的碰撞，這一劇烈的地表運(yùn)動在形成斷裂帶的同時，也給高原帶來了無數(shù)的地?zé)豳Y源，溫泉就此出現(xiàn)。西藏的拉薩市的羊八井、羊易、那曲鎮(zhèn)等地，有著很豐富的溫泉資源。
溫泉把來自地心的熱量直接帶到了地表，因而在溫泉附近的地表、土壤溫度都高于其他地方的溫度。
“其實，西藏溫泉蛇不會真的長時間‘泡’在溫泉里，而是利用溫泉周邊的地?zé)崽嵘陨眢w溫與抵抗嚴(yán)寒。”李家堂告訴《中國科學(xué)報》，溫泉周邊較為溫暖的生境如石堆、草甸等都適宜它們生存。有時，它們在提升自身體溫之后會進(jìn)入到溫泉附近的溪流、河流或靜水塘等冷水里，捕食高山蛙、高原鰍、異齒裂腹魚等。
明星基因——TRPA1的突變
在漫長的演化歷史中，西藏溫泉蛇是如何成功適應(yīng)這一獨特的自然環(huán)境？為了回答這一問題，李家堂團(tuán)隊對西藏羊八井地區(qū)的溫泉蛇進(jìn)行了詳細(xì)的多維度整合研究。
他們首先進(jìn)行了一個趨熱行為學(xué)實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于玉米蛇和勐臘鈍頭蛇，西藏溫泉蛇能夠更快速地定位到高溫區(qū)域，并且對高溫區(qū)表現(xiàn)了出強(qiáng)烈的偏好。
因此，研究人員認(rèn)為，西藏溫泉蛇具有高效的溫度感知系統(tǒng)，從而增強(qiáng)了它們在冷刺激下對溫暖環(huán)境的探測能力。
而這種能力背后，科學(xué)家進(jìn)步一找到了分子生物學(xué)證據(jù)。
研究人員通過比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與西藏溫泉蛇的溫度感知和調(diào)節(jié)能力相關(guān)的基因發(fā)生了進(jìn)化改變，包括與溫度相關(guān)的多個瞬時受體電位（TRP）離子通道等。比如，與溫感相關(guān)的TRPV3經(jīng)歷了快速進(jìn)化，與冷感相關(guān)的TRPM8表現(xiàn)出與其它高原物種共有的快速進(jìn)化。
“其中最重要的是，我們在西藏溫泉蛇中發(fā)現(xiàn)一個明星基因——TRPA1存在特有突變。”李家堂介紹。
2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者David Julius對TRPV1以及其家族的研究，開啟了人類對溫度感知機(jī)制領(lǐng)域的探索。TRPA1是一種瞬間受體電位離子通道，與溫度感知，疼痛，瘙癢等相關(guān)。
在爬行動物中，TRPA1會參與部分蛇類的熱探測，包括紅外探測行為。李家堂解釋，在具有唇窩/頰窩結(jié)構(gòu)的紅外蛇類中，這一基因是它們感知紅外熱源的重要分子元件之一。紅外蛇類感知紅外，主要由于TRPA1的特有突變，通過改變其對溫度的響應(yīng)閾值來實現(xiàn)。
在這項研究中，科學(xué)家鑒定到TRPA1包含3個溫泉蛇特有的非同義突變。“但與紅外蛇類不同的是，這三個位點的改變并不會導(dǎo)致TRPA1對溫度響應(yīng)閾值的變化，而是增強(qiáng)了該離子通道的熱敏感性以及熱誘導(dǎo)開放程度，這可能有助于溫泉蛇對溫暖環(huán)境作出更快速的應(yīng)答。同時，研究也提示了溫泉蛇和紅外蛇類采取了兩種不同的溫度感知策略”李家堂說。
西藏溫泉蛇經(jīng)過長期的適應(yīng)，演化出了依賴地?zé)豳Y源提供熱能的巧妙生存策略。李家堂也呼吁，保護(hù)好西藏當(dāng)?shù)氐牡責(zé)豳Y源就是在保護(hù)溫泉蛇的天然庇護(hù)所。
抵御缺氧、強(qiáng)紫外線輻射
除了對熱源的高度敏感，西藏溫泉蛇在抵御缺氧和強(qiáng)紫外線輻射的極端生存環(huán)境方面，同樣有著特殊的能力。
此前，李家堂團(tuán)隊在美國《國家科學(xué)院院刊》發(fā)表成果，通過對溫泉蛇的全基因組測序，發(fā)現(xiàn)了27個共有氨基酸替換。其中，他們發(fā)現(xiàn)與DNA修復(fù)相關(guān)的FEN1基因的突變型，比低海拔物種的基因型在紫外線照射下?lián)碛懈鼜?qiáng)的穩(wěn)定性。這種突變有助于溫泉蛇在高海拔環(huán)境中抵抗紫外線輻射。
此外，EPAS1基因被認(rèn)為是低氧誘導(dǎo)調(diào)節(jié)通路中的重要基因。科學(xué)家曾在藏族人群和青藏高原的哺乳動物中都找到了這一基因的突變現(xiàn)象。
李家堂團(tuán)隊在溫泉蛇中發(fā)現(xiàn)了EPAS1基因的突變，它減弱了其調(diào)節(jié)下游基因紅細(xì)胞生成素表達(dá)的能力，進(jìn)而導(dǎo)致溫泉蛇血紅蛋白濃度處于較低水平。這也是溫泉蛇適應(yīng)高海拔低氧條件的重要原因。
李家堂表示，極端的高原環(huán)境可能會使進(jìn)入高原的人們產(chǎn)生嚴(yán)重的高原反應(yīng)，甚至引發(fā)高原病，對高原動物開展極端環(huán)境的遺傳機(jī)制研究，也可以為人類高原疾病的預(yù)防和治療提供幫助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100295

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中國特有蛇類“西藏溫泉蛇”如何靠“泡”溫泉定居世界屋脊？

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