鈷藍箭毒蛙原產(chǎn)于蘇里南希帕利維尼地區(qū)。

攝影：JON G. FULLER/VWPICS / ALAMY STOCK PHOTO

有毒的鳥類和蛙類進化出了避免誤傷自己的方式，不過和我們想象的不一樣。

撰文：JASON BITTEL

在新幾內(nèi)亞的森林里，生活著一種淺褐色的小鳥：黑頭林鵙鹟。它藏著致命的秘密：橘色和黑色的羽毛中含有毒素。

只是觸摸黑頭林鵙鹟的羽毛，就足以讓你的手有一種火燒火燎的感覺。而一點點箭毒蛙堿則會導(dǎo)致癱瘓甚至死亡；這種毒素會阻止鈉離子通道工作。

“你可以把這些毒素當作一種天然藥物。動物們用來保護自己，因為它……會給捕食者帶來一種很不舒服的感覺，最糟糕的情況下，甚至殺死試圖吃掉它們的動物，”加州大學的生物物理學家、舊金山心血管研究所的Daniel Minor說。

科學家認為，黑頭林鵙鹟本身不會產(chǎn)生毒素，而是從獵物小甲蟲身上獲取了有毒物質(zhì)。他們推測，中美洲和南美洲的箭毒蛙也通過同樣的機制獲得了毒素，顏色鮮艷的皮膚中含有箭毒蛙堿。

這帶來了一個有趣的問題：黑頭林鵙鹟這樣的有毒動物如何防止自己中毒？

幾十年來的最佳解釋是，神經(jīng)、腦細胞和肌肉細胞的正常工作都離不開鈉離子通道，而鳥類和蛙類進化出了對箭毒蛙堿免疫的特殊鈉離子通道。畢竟，不少動物都利用這種方法擺脫了毒素，比如埃及貓鼬可以在眼鏡蛇毒中幸存下來。

但發(fā)表于8月5日《普通生理學雜志》的一項研究推翻了這個觀點。

研究人員提供的證據(jù)表明，黑頭林鵙鹟和毒蛙具有所謂的“毒素海綿”，這是一種蛋白質(zhì)，可以在致命毒素造成傷害前，把它們清理掉。

“毒素海綿”存在的證據(jù)

Minor和同事在實驗室里重建了黑頭林鵙鹟和毒蛙的鈉離子通道的基因，并把它們放入接觸了箭毒蛙堿的各種物種的活細胞內(nèi)。這些細胞被毒素壓制，說明中毒的動物的鈉離子通道對箭毒蛙堿毫無抵抗能力。他們給不同種類的活體蛙類注射了箭毒蛙堿，只有毒蛙活了下來。

“這給了我們一條線索：有某種東西基本上屏蔽了通道，使毒素不起作用，”Minor說。他給出的主要解釋是海綿蛋白，他之前曾鑒定過。2019年，Minor的實驗室發(fā)現(xiàn)了一種毒素海綿，可以讓牛蛙對另一種強效毒素石房蛤毒素免疫。他表示，雖然還沒有在黑頭林鵙鹟和毒蛙體內(nèi)找到類似的物質(zhì)，但這肯定是研究目標。

國家地理探險家、加州大學伯克利分校的進化生物學家Rebecca Tarvin研究了毒蛙對另一種神經(jīng)毒素地棘蛙素的忍耐度，研究結(jié)果給她留下了深刻印象。

“尤其是考慮到我的研究方向，我非常驚訝地發(fā)現(xiàn)，（毒蛙的）鈉離子通道對箭毒蛙堿不敏感，這和我們之前預(yù)測的不一樣，”Tarvin說。

她也警告說不能以偏概全?！斑@只是蛙類體內(nèi)的諸多毒素之一，”她說：“但從他們的檢測案例來看，我確信這一點?！?/p>

毒素研究或?qū)磲t(yī)學突破

雖然遙遠島嶼上的鳥類和雨林里的蛙類似乎是一個小眾研究主題，但揭開它們背后的神奇生物特性，可以造福全人類。

“毒素在幫助我們追蹤特定蛋白質(zhì)、發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)的功能方面，發(fā)揮了重要作用，它們也是藥物設(shè)計的基礎(chǔ)，”Tarvin說。

例如，在實驗室試驗中，牛蛙毒素中的一種成分顯示具有抗癌效果；從河豚到蠑螈，多種動物體內(nèi)的河豚毒素已被作為新麻醉藥的原料。

“在我看來，最有意思的問題是，為什么這些動物不會被自己的毒素殺死？”Minor說：“這也讓我們知道了生物系統(tǒng)里一些非常重要的知識?！?/p>

（譯者：Sky4）