综述：超越物种差异：对蜘蛛种内毒液可塑性的全面综述

《Toxicon》：BEYOND SPECIES-LEVEL DIFFERENCES: A COMPREHENSIVE REVIEW OF INTRASPECIFIC VENOM PLASTICITY IN SPIDERS

蜘蛛毒液具有显著的动态特性，其种内变异由性别差异、发育阶段、地理分布及季节变化等多因素驱动，影响毒性成分和药理活性。研究强调需结合蛋白质组学与转录组学，加强个体及种群层面的长期观测，以揭示生态选择与进化机制。

　　

K.P. 安娜·阿南亚纳 | 乔比·J·马拉梅尔

印度喀拉拉邦科奇市泰瓦拉圣心学院（自治机构）动物学系蛛形学分会 -682013

摘要

蜘蛛毒液是一种多样的生物混合物，对捕食者-猎物动态和生态相互作用至关重要。虽然不同物种之间的毒液成分差异（种间变异）已经得到了充分研究，但同一物种内部毒液的可塑性及其驱动因素仍是一个关键且尚未充分探索的领域。本文综合了当前关于物种内部毒液变异的研究，强调了影响这一动态表型的多种因素。毒液成分、产量和生物活性受到内源性和外源性因素的显著影响。内源性因素，主要是性别二态性和发育阶段，常常导致毒液效力的显著变化，反映了特定性别的生态压力、捕食风险以及繁殖投资的调整。同样，外源性压力，包括季节性和地理性变化，也会促使毒液成分根据温度和猎物可用性等环境因素发生适应性变化。此外，蛋白质组学和转录组学的最新进展揭示了个体层面的化学多样性，进一步凸显了潜在调控机制的复杂性。我们需要转变观念，将毒液视为一种高度可塑的、受环境和遗传因素影响的特征，而不仅仅是物种的静态特性。未来的研究应优先考虑高分辨率的、长期的个体内和种群水平的研究，特别是在全球范围内代表性不足的分类群和地区，以全面阐明塑造这一关键生物系统的生态和进化力量。

引言

蜘蛛毒液是一种古老而复杂的生物分子系统，对蜘蛛在几乎所有陆地生物群落中的显著生态成功和多样化起到了核心作用。蜘蛛的起源可以追溯到4亿多年前（Lüddecke等人，2022年），目前已记录了53,743种蜘蛛（NMBE - 世界蜘蛛目录，无日期）。毒液的生产是这一群体的一个古老特征，其存在证据可追溯到最古老的现存亚目——中胸蛛亚目（Foelix & Erb，2010年）。虽然大多数蜘蛛都具有配备毒腺的螯肢，但某些群体（如Symphytognathidae、Uloboridae以及某些中胸蛛亚目的物种）已经失去了这一特征（Shaikh & Sunagar，2023年）。蜘蛛毒液是一种用于捕猎和防御的复杂生物混合物（Dresler等人，2024年）。这些毒液非常复杂，预计含有超过1000万种生物活性肽（Saez等人，2010年），尽管迄今为止只有极少数肽被鉴定出来（Lima等人，2016年）。根据化学性质，毒液成分通常分为三类：(a) 低分子量物质（如生物胺、碳水化合物、盐和离子），(b) 肽（线性和含有二硫键的肽），以及(c) 高分子量物质（酶促和非酶促蛋白质）（Del Brutto，2013年）。由于毒液的主要功能是麻痹猎物，其许多成分会作用于中枢和/或周围神经系统，改变动作电位的产生和传递过程，涉及轴突、突触和神经肌肉接头等多个分子位点（Lima等人，2016年）。

毒液是一种重要的适应性特征，不断受到进化竞争的影响，并受到持续的选择压力（Pekár等人，2018年）。其有效性的一个关键因素是其动态性质，因为毒液成分可以在种间（不同物种之间）、种内（同一物种内部）以及个体内部（同一个体随时间变化）发生变化（Duran等人，2020年）。种内毒液变异在有毒动物中普遍存在，在蛛形动物中得到了深入研究。认识和理解这种变异对毒理学至关重要。首先，个体间毒液成分的差异为药物发现提供了丰富的化学多样性；许多蜘蛛毒素具有强大的药理活性（抗菌、抗真菌、镇痛、抗癌等）（Akef，2018年），因此从不同性别、生命阶段或种群中发现新的毒素异构体可以识别新的候选化合物（Duran等人，2020年）。其次，毒液变异对抗毒血清的开发和临床治疗有直接影响（Casewell等人，2020年）。由于抗毒血清通常是针对混合毒液制备的，未被识别的变异可能导致中和失败，这一点在蛇类中已有充分记录，其中地理或发育阶段的毒液变异会影响抗毒血清的效果（Barker等人，2025年），这可能也适用于重要的医学蜘蛛。最后，从进化角度来看，种内毒液的可塑性反映了快速适应生态压力的能力（Zancolli等人，2019年）。毒液是捕食者-猎物竞争中的关键界面，基因复制、新功能化和毒素基因的差异表达可以产生种内多样性，使种群或个体能够尝试新的毒素变体（Lynch，2007年）。

种内和个体间的变异受到生物和环境因素的复杂相互作用的影响（Smith等人，2023年）。影响毒液成分的关键因素包括发育阶段或年龄、反映特定性别选择压力的性别二态性、饮食和猎物专化，这些因素驱动毒素的优化，以及反映局部适应或遗传漂变的地理种群差异（Duran等人，2020年）。此外，毒素基因家族的遗传多样性从根本上决定了个体特定的毒素谱型（Jiang等人，2024年）。蛋白质组学和转录组学等分析技术的最新进展显著提高了检测和描述这种变异的精度（Mouchbahani-Constance & Sharif-Naeini，2021年）。本文汇编并研究了关于蜘蛛毒液种内变异的现有文献，特别关注驱动这种化学多样性的各种生物和环境因素。

章节摘录

蜘蛛毒液的性别差异：成分、效力和生态功能的差异

蜘蛛在毒液方面表现出明显的性别二态性，这影响了其数量、成分、效力和药理活性（图2）。这种性别间的毒液成分差异在许多蛛形动物中都有记录，无论是古老的mygalomorph蜘蛛还是现代的araneomorph蜘蛛属（Herzig & Hodgson，2009年）。然而，这种毒性差异并不均匀，会因物种和生理靶标而异。

发育阶段的变异

毒液成分的发育阶段变异是一个被广泛记录的现象，在包括腹足类、蛇类、蝎子和蜘蛛在内的多种有毒动物中都有观察到（Duran等人，2020年）。在蜘蛛科中，毒液成分会经历显著的发育阶段变化（图3）。据推测，作用于幼体和成体生命阶段的不同的选择压力是这些成分变化的主要驱动因素（Santana等人，2017年）

蜘蛛毒液的地理和种群水平变异

地理和种群结构对蜘蛛毒液成分的影响仍是一个新兴的研究领域。尽管如此，现有研究表明空间因素是决定毒液谱型的关键因素，导致显著的种内异质性。例如，对澳大利亚漏斗网蜘蛛（Hadronyche valida）的毒液进行的计算分析（包括Jaccard聚类和核主成分分析）揭示了两种不同的毒液化学类型。

毒液效力和行为的季节性调节

环境和季节性因素，特别是温度和一年中的时间，是调节蜘蛛物种毒液成分和效力的关键因素。在阿尔巴尼亚进行的一项针对黑寡妇（Latrodectus属）的研究表明，环境温度升高与中毒严重程度增加之间存在相关性。具体来说，在夏季繁殖季节，中毒案例的临床严重程度更高，这与卵子生成期相吻合

蜘蛛毒液成分的个体差异

目前对蜘蛛毒液成分的个体（个体内）变异的理解仍处于初级阶段，尤其是在与研究种群、性别和生命阶段差异的广泛研究相比时（Lüddecke等人，2022年）。虽然其他动物类别已经建立了单一个体内毒液谱型波动的先例，但这一现象在蜘蛛中直到最近才被记录下来（Lüddecke等人，2022年）。这是首份关于

蜘蛛毒液可塑性的未来方向和知识空白

蜘蛛毒液组学的最新进展突显了我们在理解种内毒液变异方面的重大空白。一个关键但经常被忽视的方面是个体内部变异：即同一蜘蛛在不同时间表现出不同的毒液谱型（Duran等人，2023年）。这强烈表明内源性生理或时间因素必须对毒液成分产生显著影响。此外，尽管强大的

结论

蜘蛛的种内毒液变异是一个重要的生物学和生态学现象，对从猎物制服到捕食者防御以及中毒治疗的开发等过程都有直接影响。这种内在变异是由内在（性别、发育、个体生理）和外在（环境）因素的复杂相互作用驱动的（表1，图4），强调了毒液作为一种高度可塑特征的作用。例如，

CRediT作者贡献声明

乔比·J·马拉梅尔：撰写——审稿与编辑，验证，监督。安娜·阿南亚纳·K·P：研究

未引用的参考文献

NMBE - 世界蜘蛛目录，2026年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

伦理声明

本研究不需要任何伦理考虑

资金来源

本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。