一些动物，如毒蛇和昆虫，可以使用毒液进行捕食或防御，这种能力已经发展了数百万年。并且演变仍在继续 - 部分原因是来自人类的压力越来越大。蛇，蜘蛛，海蜇和蝎子只是有毒动物的几个例子。

有毒有一些优点;它可以用来捕捉下一顿晚餐，或者作为对大型捕食者的保护。

但这些动物最初是如何变得有毒的呢?

10万只有毒动物的进化

“有毒动物”这一名称涵盖了超过100,000种不同种类的爬行动物，昆虫，软体动物，哺乳动物等。然而，这并不意味着所有有毒动物都来自共同的有毒祖先。

实际上，产生毒液的能力通常是随机突变的结果，这种突变为物种提供了优势。

通常，新能力是对环境变化的反应 - 例如气候变化或猎物或其他资源不足。具有新突变的个体可以自然选择，如果它们更适合于管理当前的挑战。

有利突变的自然选择是达尔文进化理论的基石，环境中改变的条件对动物群体施加“选择压力”。

出于这个原因，动物有时可以独立地发展相同类型的能力，因为它们即使在远离彼此的情况下也能适应类似的环境。

这种现象称为“会聚进化”，是由许多远缘动物中毒液的存在所观察到的。例如，蜜蜂和蛇都可以将独特的毒液注入其猎物或受害者体内，作为攻击或防御手段。

毒液的起源：旧基因具有新的毒性功能

Coelenterates，如水母，是我们所知道的最古老的有毒动物的例子，其历史可以追溯到6亿年前。相比之下，蜘蛛和蝎子已经存在了4亿年，而先进的蛇已经存在了“仅仅”5400万年。

尽管是年轻的竞争者，蛇的毒液是最重的调查，因毒蛇咬伤envenoming的医学意义：每一年，蛇伤杀死在世界各地超过10万人。

毒液被认为是通过复制某些基因进化而来的，这些基因编码相对无害的蛋白质。这些基因重复获得了进一步的突变，这些突变赋予了专门的毒腺中的毒性和基因表达。因此，虽然它是相同的基因，但功能却截然不同。

这种基因复制以这种方式获得新功能的过程称为新功能化。一个例子是酶丝氨酸蛋白酶。这些酶催化各种凝血因子的裂解，这些凝血因子使血液凝固并防止受伤的蛇从出血到死亡。

但是在一些蛇类物种(例如哥斯达黎加丛林大师)中，丝氨酸蛋白酶经历了新功能化，导致它们在血液中携带正常的丝氨酸蛋白酶，而且它们的毒液中的丝氨酸蛋白酶(以及其他蛋白质)也适用于发挥毒性对猎物的影响。

当注射毒液时，丝氨酸蛋白酶消耗了猎物血液中的所有凝血因子，防止其凝结并使猎物在咬伤或其他伤害后流血死亡。

大自然的军备竞赛

如果来自旧基因的新功能为蛇提供了生存优势，那么该基因将在自然界中被正面选择，这是对生态系统的适应形式。

当动物变得有毒时，它不能只是“向后倾斜”并永远依赖同一种毒液。猎物和捕食者会随着时间的推移产生对毒液的抵抗力，而有毒的动物则无法停止适应。

例如，他们的猎物可以通过改善伪装或更快的反应来更好地避免有毒动物。

而且，毒素攻击的猎物靶分子的突变，例如我们周围神经系统中的受体，可以通过自然选择使猎物更具抵抗力。

猎物和掠食者参加永无止境的手臂摔跤比赛，如果你愿意的话，可以进行军备竞赛，在个人层面进行小幅调整，以便选择最适合存活毒物的动物，通过它们的后代传递其遗传基因。

为什么有些动物比其他动物更有毒?

也许你听过人们宣称“这条蛇有足够的毒液杀死100人”。但实际测量毒性如何?

最有毒的人类毒蛇是澳大利亚大班，它有足够的毒液杀死1,100人。当然，这从未在人类身上进行过测试!相反，在小鼠中测试少量，并从那里估计它如何扩展到人类。

必须谨慎地考虑这些数字，因为毒性是一个相对概念，并且物种之间可能存在显着差异。例如，一些蛇毒比爬行动物对爬行动物更有效。

这种差异可能是因为如果这些毒液生活在一个有许多蜥蜴的地区，那么这种毒液的蛇可以更快地杀死爬行动物。

因此，毒液已被证明是一种非常有效的生存工具，它自然而然地提出了为什么并非所有蛇(同样)都有毒的问题?

由于主要由觅食驱动的选择压力，一些毒液变得更有效。产生毒液需要大量的能量，因此它必须为蛇提供更多的食物，以便值得生产。

随着时间的推移，有毒的能力也会消失。最近在一种海蛇中发生了这种情况，这种海蛇的饮食从快速游鱼变为固定化鱼卵。

在蟒蛇和(可能)蟒蛇中也观察到毒液的流失，其中收缩现在是获取食物的主要方法。

由于毒液已经过时，没有选择压力有助于保持毒液的生产能力，蛇类物种会随着时间的推移而失去这种能力。

对遗传的恐惧是遗传的

除了更容易捕食，毒液也可以是一种有效的防御策略。

如果一只动物在被攻击时注射了痛苦的毒液，捕食者会再次狩猎之前再三思。掠食者在捕猎蛇时经历的危险感和被咬伤的恐惧可以传递给他们的后代，这对双方都有利。

研究表明，蛇以这种方式影响了灵长类动物的大脑发育。在以前从未遇到过蛇的猕猴的实验中，测量了应力反应，同时显示了蛇或蛇状物体的图片。

您可能已经在YouTube上看到过这种现象，猫看到黄瓜时反应强烈。有可能黄瓜在猫的大脑中诱导相同类型的反应，蛇在大脑的大脑中进行反应。

另一项研究还表明，当暴露于某种气味并伴随着非常大的噪音时，小鼠会对其后代的反应进行传递。通过这种方式，创伤经历被转移，以致他们的后代因最初害怕父母的气味而变得焦虑。

以同样的方式，人们可以想象某些视觉刺激物，例如蛇的视线与毒液的痛苦后果的创伤经历配对，可以从父母转移到后代。

一些无毒动物复制有毒动物以节省能量

有趣的是，一些非毒性动物已经开发出一种模仿来自有毒动物的危险信号的方法，这些动物可以阻止掠食者。一个典型的例子是牛奶蛇的图案非常类似于有毒的珊瑚蛇，或者可以与黄蜂混淆的hoverfly。

这种廉价的技巧非常有益，因为它可以使动物免于产生毒液的额外能量消耗。

另一种节省能量的方法是根据目的改变一种毒液的毒素成分：狩猎或防御。在锥形蜗牛中观察到这种现象。

人类压迫蛇来进化它们的毒液

研究表明，一些蛇的毒液仍然存在正向选择压力，这使得它们的物种毒液整体变化和进化。选择压力部分是由于气候变化和人类活动不断改变蛇生活的生态系统。

地球上的人类越来越多，导致城市化进程加剧。这进一步增加了蛇与人之间的接触。

蛇仍留在自然栖息地，随着城市的侵占而适应。随着世界的变暖，人们还观察到蛇向北迁移。

这些发展可能会导致未来蛇咬伤的风险增加。

蛇必须继续适应周围环境才能生存。在是否蛇毒，蛇会变得更加有效，或者是否会失去这一切在一起，可能会依赖于特定的地理区域和蛇种不同。

在分子尺度上，研究表明个体毒素会向不同方向发展;有些人会经历强烈的积极选择，变得更有毒，而有些则会失去力量。

对毒素的进一步研究将提供关于猎物和捕食者如何进化以相互适应的独特见解，并帮助我们更好地理解这种分子军备竞赛。