【蝾螈毒素】为什么有毒的动物自己不会中毒？

钴蓝箭毒蛙原产于苏里南希帕利维尼地区。

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

有毒的鸟类和蛙类进化出了避免误伤自己的方式，不过和我们想象的不一样。

撰文：JASON BITTEL

在新几内亚的森林里，生活着一种浅褐色的小鸟：黑头林鵙鹟。它藏着致命的秘密：橘色和黑色的羽毛中含有毒素。

只是触摸黑头林鵙鹟的羽毛，就足以让你的手有一种火烧火燎的感觉。而一点点箭毒蛙碱则会导致瘫痪甚至死亡；这种毒素会阻止钠离子通道工作。

“你可以把这些毒素当作一种天然药物。动物们用来保护自己，因为它……会给捕食者带来一种很不舒服的感觉，最糟糕的情况下，甚至杀死试图吃掉它们的动物，”加州大学的生物物理学家、旧金山心血管研究所的Daniel Minor说。

科学家认为，黑头林鵙鹟本身不会产生毒素，而是从猎物小甲虫身上获取了有毒物质。他们推测，中美洲和南美洲的箭毒蛙也通过同样的机制获得了毒素，颜色鲜艳的皮肤中含有箭毒蛙碱。

这带来了一个有趣的问题：黑头林鵙鹟这样的有毒动物如何防止自己中毒？

几十年来的最佳解释是，神经、脑细胞和肌肉细胞的正常工作都离不开钠离子通道，而鸟类和蛙类进化出了对箭毒蛙碱免疫的特殊钠离子通道。毕竟，不少动物都利用这种方法摆脱了毒素，比如埃及猫鼬可以在眼镜蛇毒中幸存下来。

但发表于8月5日《普通生理学杂志》的一项研究推翻了这个观点。

研究人员提供的证据表明，黑头林鵙鹟和毒蛙具有所谓的“毒素海绵”，这是一种蛋白质，可以在致命毒素造成伤害前，把它们清理掉。

“毒素海绵”存在的证据

Minor和同事在实验室里重建了黑头林鵙鹟和毒蛙的钠离子通道的基因，并把它们放入接触了箭毒蛙碱的各种物种的活细胞内。这些细胞被毒素压制，说明中毒的动物的钠离子通道对箭毒蛙碱毫无抵抗能力。他们给不同种类的活体蛙类注射了箭毒蛙碱，只有毒蛙活了下来。

“这给了我们一条线索：有某种东西基本上屏蔽了通道，使毒素不起作用，”Minor说。他给出的主要解释是海绵蛋白，他之前曾鉴定过。2019年，Minor的实验室发现了一种毒素海绵，可以让牛蛙对另一种强效毒素石房蛤毒素免疫。他表示，虽然还没有在黑头林鵙鹟和毒蛙体内找到类似的物质，但这肯定是研究目标。

国家地理探险家、加州大学伯克利分校的进化生物学家Rebecca Tarvin研究了毒蛙对另一种神经毒素地棘蛙素的忍耐度，研究结果给她留下了深刻印象。

“尤其是考虑到我的研究方向，我非常惊讶地发现，（毒蛙的）钠离子通道对箭毒蛙碱不敏感，这和我们之前预测的不一样，”Tarvin说。

她也警告说不能以偏概全。“这只是蛙类体内的诸多毒素之一，”她说：“但从他们的检测案例来看，我确信这一点。”

毒素研究或将带来医学突破

虽然遥远岛屿上的鸟类和雨林里的蛙类似乎是一个小众研究主题，但揭开它们背后的神奇生物特性，可以造福全人类。

“毒素在帮助我们追踪特定蛋白质、发现这些蛋白质的功能方面，发挥了重要作用，它们也是药物设计的基础，”Tarvin说。

例如，在实验室试验中，牛蛙毒素中的一种成分显示具有抗癌效果；从河豚到蝾螈，多种动物体内的河豚毒素已被作为新麻醉药的原料。

“在我看来，最有意思的问题是，为什么这些动物不会被自己的毒素杀死？”Minor说：“这也让我们知道了生物系统里一些非常重要的知识。”

（译者：Sky4）