有毒动物为何不会毒死自己

趣味科学网站

世界上毒性最强的动物之一是生活在中美洲和南美洲热带雨林中一种体型很小的彩色青蛙，名为“箭毒蛙”，它们是箭毒蛙科家族的一员。一只箭毒蛙携带的毒素足以毒死10名成年人。有趣的是，这些蛙并非天生有毒——它们通过吃昆虫和其他节肢动物来获得有毒化学物质。

但是，如果这些毒素如此致命，为什么箭毒蛙在吃下它们的时候没有被毒死呢？

美国加利福尼亚大学旧金山分校心血管研究所的法亚尔·阿卜杜拉曼-阿里说，长期以来，这些蛙避免自体中毒的能力让科学家感到困惑。美国《普通生理学杂志》月刊发表了以阿卜杜拉曼-阿里为第一作者的一篇新论文。

在论文中，研究人员以携带箭蛙毒素的箭毒蛙属蛙类为研究对象，这种毒素的作用原理是扰乱钠离子进出细胞的运输——这是人体最重要的生理机能之一。当大脑向身体发出电信号时，这些信号对身体的某些部分发出指令，例如，让四肢移动，让肌肉收缩，让心脏跳动。正电离子（如钠）的流动引起电位逆转，使电信号得以传输。离子通过被称为离子通道的蛋白门进出细胞。当这些离子通道被打乱时，电信号便无法在体内传递。

阿卜杜拉曼-阿里对记者说，箭蛙毒素导致离子通道保持开放，使正电离子畅通无阻地进入细胞。如果无法关闭这些通道，人体系统将失去传输电信号的能力。

他说：“只有离子通道既能开放又能关闭，才能产生指挥大脑或心脏肌肉的电流。这些通道一直开放，就不会产生心脏活动，也没有神经元活动或收缩活动。”

报道称，如果吃下一只这样的毒蛙，你马上就会送命。那么，这些蛙和其他有毒动物是如何避免自己中毒的呢？

阿卜杜拉曼-阿里说，有三种办法可以让有毒动物避免中毒。最常见的涉及一种基因突变，它会稍微改变毒素的靶蛋白，即钠离子门的形状，使之不再与这种蛋白结合。例如，钴蓝箭毒蛙携带一种名为“地棘蛙素”的毒素，这种毒素可以模拟乙酰胆碱这种有益的信号化学物质。根据2017年发表在美国《科学》周刊上的一項研究，这些蛙进化出了乙酰胆碱受体的适应性改变，轻微改变了受体形状，使它们能够抵御毒素。

阿卜杜拉曼-阿里说，有毒动物捕食者的另一种生存方法是，把毒素从体内完全清除。这一过程不同于避免自体中毒的机制，它只是动物避免因摄食中毒的另一种方式。

报道称，第三种方法被称为“螯合”。阿卜杜拉曼-阿里说：“这些动物可以进化出能捕捉（或）吸收毒素的系统，确保自己不会中毒。”

在阿卜杜拉曼-阿里的研究中，他克隆了箭毒蛙的钠离子通道，并用毒素攻击它们。他惊奇地看到，这些钠离子通道对毒素并没有抵抗力。

阿卜杜拉曼-阿里说：“这些动物本该中毒死亡。”由于箭毒蛙体内的钠离子通道并没有办法抵抗毒素的破坏性影响，因此，它们在中毒后本无法存活。

基于这些研究结果，阿卜杜拉曼-阿里推测，箭毒蛙最有可能采用的办法是螯合，即通过一种被他称为“蛋白海绵”的东西来避免中毒。它们很可能产生一种蛋白质，这种蛋白质能吸收毒素，这意味着这些毒素从一开始就没有机会接触到脆弱的蛋白质通道。

阿卜杜拉曼-阿里说，美洲牛蛙也拥有螯合能力。它们能产生一种名为麻痹性贝类毒素受体蛋白的蛋白质，这种蛋白质可以结合并阻断石房蛤毒素。科学家们正在研究利用麻痹性贝类毒素受体蛋白来中和有害藻类在水源中释放的毒素。

（李恒克摘自2021年9月16日《参考消息》）