毒液或毒素是有毒动物进行捕食或防御的一种手段,这是它们经过数百万年进化而来的能力。如果讨论哪种动物是最毒的话,其实很难分得清。但毫无疑问,生活在中美洲和南美洲的热带雨林中的箭毒蛙,绝对是世界上最毒的动物之一。仅一只箭毒蛙所拥有的毒素,就能杀死10个成年男子,而且目前还没有任何解药。

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有趣的是,这些毒青蛙并不是天生就有毒,而是它们通过吃昆虫和其他节肢动物来获得有毒化学物质。那么问题来了,既然这种毒素如此致命,为什么毒青蛙吃了它自己不会被毒死呢?它们这种避免自体中毒的能力曾一直困扰着科学家们很长一段时间。

  我有毒,不要吃我!

箭毒蛙,即箭毒蛙科(Dendrobatidae)下170种物种的统称,主要分布在中美洲和南美洲的热带雨林中,主要特征是它们五颜六色的身体和身上携带致命毒素,并非每一种都有毒。它们大多数体型都非常小,最大的金色箭毒蛙也只有5.5厘米。

与许多其他两栖动物不同,箭毒蛙是昼夜活动的,这意味着它们在白天最活跃——就像我们人类一样。这对于青蛙来说是极为罕见的,因为大多数青蛙物种都是夜间活动的。

众所周知,箭毒蛙是世界上最毒的两栖动物之一,但它们并不以此作为攻击手段。相反,它起到了威慑作用,它们鲜艳的身体基本上告诉潜在的掠食者“我有毒,不要吃我。”

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这意味着箭毒蛙属于警戒动物的范畴,这意味着它们具有一定的特征,可以阻止潜在的捕食者。其他警戒性动物包括拥有强大的气味腺的臭鼬,以及拥有令人难以置信的变色皮肤警告过往的掠食者、海洋中最毒的生物之一的墨鱼。另外和热带雨林的许多其他生物不同,它们依靠伪装来防御和狩猎,箭毒蛙希望被看到——并且最好避免。它们有各种各样的鲜艳色彩和图案,确保它们在森林家园的绿色树冠中脱颖而出。

  箭毒蛙的毒性有多强?

如上文所说,并非所有的箭毒蛙都是有毒的,但那些有毒的箭毒蛙拥有的毒素往往都是剧毒。以毒性最大的金色箭毒蛙为例,一只野生金色箭毒蛙身上含有700到1900微克的毒素,其中一小部分——200微克或更少——足以杀死20000只老鼠或 10个成年人。

ps:金色箭毒蛙身上的毒素对小鼠的皮下注射为0.002mg/kg,比世界上其他动物毒液的LD50皮下毒性都要强数倍,比河豚毒素还要毒5倍。提纯毒性后,LD50为0.00001-0.00002mg/kg,是世界上第二毒的陆栖蛇类、澳大利亚东部拟眼镜蛇组织毒素(Textilotoxin)的100倍。

研究发现,金色箭毒蛙会分泌一种叫蟾毒素(batrachotoxin,BTX)的毒素以及一些双环的生物碱,BTX毒素会破坏钠离子通道(动物体内最重要的生理功能之一),而且过程是不可逆的。举个例子,当您的大脑向身体发送神经信号时,它会通过生物电发送这些信号。这些信号将指令传送到身体的各个部位,例如让你的四肢告诉它们移动,传给肌肉告诉它们收缩等等。这些电信号是通过带正电的离子(例如钠)流入带负电的细胞而实现的,同时通道打开和关闭以产生电流来运行我们的大脑。

而BTX会使离子通道保持打开状态,导致带正电荷的离子自由流动进入细胞,造成离子的流失,从而影响神经、肌肉和心肌的功能,从而导致中毒者死亡。换句话来说,如果你吞下一只箭毒蛙,你会马上挂掉。

  为什么箭毒蛙不会毒死自己?

箭毒蛙之所以曾一直困扰着科学家,原因就是它们的毒素不是自己合成的。即箭毒蛙本身不会产生毒素(人工圈养的箭毒蛙是无毒的),而是从食物中摄取到含毒的物质,然后储存到皮肤上的毒腺。

研究观察显示,箭毒蛙以小型昆虫为食,包括:蚂蚁、果蝇、甲虫、蚜虫和马陆等,长年累月下可获取高达800种以上的生物碱类毒物。其中一种最强大的生物碱是地棘蛙素,约0.065克的量就足以杀死一个人。但这项发现又引发了另一个有趣的问题:箭毒蛙如何避免自己被累积的生物碱所毒害呢?

加州大学心血管教授法耶尔·阿卜杜尔曼-阿里(Fayal Abderemane-Ali)发表在《美国科学院院刊》的研究论文指出,箭毒蛙使用三种策略来阻止自身中毒。最常见的涉及一种基因突变,该突变略微改变了毒素的目标蛋白质——钠离子门的形状,使其不再与蛋白质结合。比如钴蓝箭毒蛙(Dendrobates tinctorius azureus)携带一种叫做地棘蛙素的毒素,它模仿一种叫做乙酰胆碱的有益信号化学物质,对毒素具有抵抗力。

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另一种策略是完全清除体内毒素的能力,这个过程与避免自身中毒并不一定相同,这只是动物避免被它们所吃的东西中毒的另一种方式。

第三种策略称为“隔离”。动物将开发系统来捕获 或吸收毒素,使用一种“蛋白质海绵”的东西来避免自身中毒。简单来说,就是专门产生一种蛋白质来吸收毒素并保持住它,这意味着毒素从一开始就没有机会到达那些脆弱的蛋白质通道。还有就是,钠离子通道上的蟾毒素受体上的天冬酰胺(asparagine)会被苏氨酸所取代,使得蟾毒素不会与钠离子通道发生结合,因而不会对自己造成毒害。

事实上,并非只有有毒动物才能够建立起毒素对抗性, 它们的天敌和猎物同样也能。比如束带蛇捕食带有神经毒素的蝾螈,已进化出能够抵抗蝾螈毒素的特性。比如非洲平头哥蜜獾敢捕食眼镜蛇,也已进化出了不与神经毒素结合的能力。而随着毒物毒素不断升级,其天敌的抗性也不断增强,这场物种进化军备竞赛会不断重复上演。

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