トカゲとヘビの毒システムの初期の進化

現存する爬虫類のうち、2つの系統のみが、毒の送達システムを進化させたことが知られています。高度なヘビとヘロデルマチドのトカゲ（ギラモンスターとビーズトカゲ）があります。毒システムの進化は、高度なヘビの印象的な放射（3,000種のうち2,500種）の根底にあると考えられています。対照的に、トカゲの毒システムは、2つの種に限られており、ヘビ毒システムから独立して進化したと考えられています。ここでは、2つの追加のトカゲ系統（監視トカゲとイグアニア）に毒毒素が存在することを報告し、毒素分泌口腔腺を所有するすべての系統がクレードを形成し、イッサドとヘビの毒システムの単一の初期の起源を示していることを示しています。腺補完的なDNAライブラリの構造と転写産物の系統解析により、9つの毒素タイプがトカゲとヘビの間で共有されていることが明らかになりました。レースモニターVaranus variusからの毒液成分の毒素分析は、血圧と凝固能力、意識の急速な喪失に関連する生物活性、獲物の広範な出血に関連する生物活性に強力な影響を示しました。イグアニアのトカゲ・ポゴナ・バルバタは、祖先の毒システムの特性、すなわち上顎と下顎の両方の両方の上のシリアル、小葉の非コンパウンド毒密着腺を保持しますが、高度なヘビとアンギモルフのトカゲ（モニタートリザード、ギラの怪物、ビーズのリザードを含む）下顎（下）または上顎（上）腺の喪失を特徴とするより多くの由来の毒液システムがあります。ヘビ、イグアニア人、およびアンギモルフが単一のクレードを形成することは、トカゲとヘビの毒システムの単一の初期の起源を圧倒的なサポートを提供することを示しています。これらの結果は、スクエイマート爬虫類における毒システムの進化に関する新しい洞察を提供し、これまで未開拓の毒液タンパク質を使用した生物医学研究と薬物設計の新しい道を開きます。

Among extant reptiles only two lineages are known to have evolved venom delivery systems, the advanced snakes and helodermatid lizards (Gila Monster and Beaded Lizard). Evolution of the venom system is thought to underlie the impressive radiation of the advanced snakes (2,500 of 3,000 snake species). In contrast, the lizard venom system is thought to be restricted to just two species and to have evolved independently from the snake venom system. Here we report the presence of venom toxins in two additional lizard lineages (Monitor Lizards and Iguania) and show that all lineages possessing toxin-secreting oral glands form a clade, demonstrating a single early origin of the venom system in lizards and snakes. Construction of gland complementary-DNA libraries and phylogenetic analysis of transcripts revealed that nine toxin types are shared between lizards and snakes. Toxinological analyses of venom components from the Lace Monitor Varanus varius showed potent effects on blood pressure and clotting ability, bioactivities associated with a rapid loss of consciousness and extensive bleeding in prey. The iguanian lizard Pogona barbata retains characteristics of the ancestral venom system, namely serial, lobular non-compound venom-secreting glands on both the upper and lower jaws, whereas the advanced snakes and anguimorph lizards (including Monitor Lizards, Gila Monster and Beaded Lizard) have more derived venom systems characterized by the loss of the mandibular (lower) or maxillary (upper) glands. Demonstration that the snakes, iguanians and anguimorphs form a single clade provides overwhelming support for a single, early origin of the venom system in lizards and snakes. These results provide new insights into the evolution of the venom system in squamate reptiles and open new avenues for biomedical research and drug design using hitherto unexplored venom proteins.