剧毒动物会被自己毒死吗?

物竞天择适者生存是指物种之间及生物内部之间相互竞争,物种与自然之间的抗争,能适应自然者被选择存留下来的一种丛林法则…

来源:SME情报员发表于知乎

要说自然界最尴尬的一幕,莫过于毒物被自己毒死了。比如当粒突箱鲀受到惊吓时,就会立即分泌出致命的河豚毒素。结果不小心分泌过多,反倒先把自己给毒死了。又比如有实验室记录案例,一条埃及喙眼镜蛇不小心咬到自己,结果伤口严重肿胀,出现了感染毒液中毒的症状。

看到这里,我们心里不免会有点幸灾乐祸:没想到剧毒生物也有这般的下场。但请不要高兴得太早,这些只是剧毒动物里学艺不精的愣头青,绝大多数的剧毒生物并不会出现这样的失误。

那么,这些剧毒生物究竟付出了哪些努力,才不至于被自己毒死呢?而对多数毒液毫无抵抗力的人类而言,这些机制又能启发我们什么呢?为什么哺乳动物很少有毒呢?

相信大家都去水族馆看过美丽的水母。别看它们外表迷人,但自然界中绝大多数水母都是有剧毒的。其中毒性较为强烈的有箱型水母、帆水母、僧帽水母等。就算你无意碰到这些水母的碎片,它也照样能让你痛哭流涕。

虽说形态各异,但这些水母都对一类“自我抗毒”的策略谙熟于心。这一策略的本质也很简单,就是设法将毒液存放在安全的地方。

就拿水母来说,它有一种类似鱼叉的结构,叫做刺丝胞。刺丝胞内有刺丝囊,刺丝囊会吐刺丝,刺丝会将毒液安全地包裹起来。当受到外界刺激作用时,内部的刺丝囊就会从周围细胞质中吸收水分。这会改变囊壁渗透压,从而增加刺丝囊内的压力,刺丝也就能冲破盖板外翻出来,并直接吐出毒液。

由于这是刺丝囊自发的反应,所以就算水母被扯成碎片,它也能将毒液发射到敌人身上。可见,水母的这一策略既能攻击敌人,又不会让自己中毒。虽说这种策略是管用的,但看上去似乎并没有很高明。

刺丝囊的排出机制先别急,大自然的鬼斧神工本就是我们人类的想象力难以企及。剧毒动物的构造当然也不例外。想必我们很多人从小听过箭毒蛙这种生物吧。作为毒性最强的物种之一,目前已知的种类超过200多种。这种蛙看起来很可爱,但它们皮肤腺体中存在一种生物碱毒素。这种毒素能永久性地阻断神经信号向肌肉细胞传递,从而导致肌肉持续紧张不能放松。比如一只金黄色箭毒蛙体内的毒素能够在三分钟内毒死十名成年人。

然而,你意想不到的是,当这些箭毒蛙进行人工圈养时,它们是完全无害的。也就是说,箭毒蛙自身是不会产生这些毒素的。研究发现,箭毒蛙体内的毒素是来自于它们吃下去的食物,比如毒蜘蛛等。那么为什么这些外来的毒素不会将箭毒蛙毒死呢?在宣布答案之前,我们先要大致了解一下这些毒素是如何发挥作用的。事实上,一些箭毒蛙的神经毒素称作epibatidine(地棘蛙素),一种类似吗啡的化合物。

一旦捕食动物吃了毒蛙,这类毒素就会进入捕食者的神经系统。它们与神经细胞的表面受体相结合,能干扰乙酰胆碱传递神经讯号的工作。

细胞膜上存在在一种蛋白质,叫做受体。它负责在细胞内外传递信息。

类似于生活中的锁,每个受体都必须有特定的钥匙才能开启。通常受体只有完全匹配的“钥匙”接触时,才会发出信号。然而科学家发现,地棘蛙素就像是一把万能钥匙,能够开启捕食者神经细胞上的受体,从而破坏神经系统的功能。这样一来,就会诱发高血压、眩晕、癫痫、甚至是死亡。那么,为什么这些毒素不会与箭毒蛙神经细胞表面的受体相结合呢?

研究发现,这些毒蛙不会中毒的原因是因为它们发生的微小的基因突变。原来在组成受体的2500个氨基酸中,有3个氨基酸发生了细小的变化。这巧妙地阻止了毒素结合到它们自己的受体上,使它们不会把自己毒死。换句话说,为了容纳这种毒素,它们细微改变了自己受体形状,因此不会被这种毒素所干扰。

你可别小瞧了这三个氨基酸的突变,如果突变得太多的话,不光是毒素这把“万能钥匙”开不了,就连正常的受体都可能无法打开了。

这样的话,生物体神经系统的正常功能同样会受到重大影响。可想而知,这三个氨基酸究竟得突变得多巧妙,才不至于影响正常受体与其结合。

当然,通过改变神经系统中的基因的剧毒生物并不罕见。比如海蛞蝓基因突变后会吞下水母刺丝胞,并将里面的毒素转换为它们自我防卫的工具。

该项研究成果也给人类的药物开发带来了宝贵的启示。众所周知,目前几乎所有的止痛药都是通过结合相应的神经受体发挥作用的。然而,绝大部分药物都或多或少会有成瘾性等副作用。原因很简单,因为它们不仅作用于痛觉受体,还会作用于其他的神经受体。那么,我们能否根据箭毒蛙的策略,通过改造神经系统的表面受体来减少副作用呢?也许在不远的未来,科学家还能开发出既能止痛而又不会导致成瘾的药物等等。

看到这里,你会发现无论是拥有暗器的水母,还是基因突变的箭毒蛙,都只采用了单一的策略。

然而,还有一些剧毒生物,会采用多元化的策略来帮助自己抗毒,以保证万无一失。比如我们生活中经常出现的毒蛇便是如此。

类似于水母,它们也会将自己的毒液储存在一个特别的隔间中。不同的是,这个隔间唯一的出口就是牙齿。当毒蛇咬住敌人时,毒液就会通过牙齿进入对方的身体里。

我们知道毒蛇的种类有很多,它所带来的损伤也五花八门。总的来说,毒蛇的毒液一般分为血循毒素、神经毒素和混合性毒液。所谓的血循毒素是进入血循环系统的毒素,能破坏器官乃至细胞,使猎物死于心肌梗塞等。神经毒素则是能阻断神经之间的信号,使其功能丧失。轻则肌肉麻痹或是行动受阻,严重如麻痹呼吸肌,则可能引发窒息等。而混合毒素则兼具了血循和神经毒素两种特点,拥有更加威猛的毒性。

既然毒液如此威大,难道就真的不会毒死自己吗?换个问法,通过牙齿来释放毒液的它们,难道就不会不小心吞下毒液吗?答案是肯定的,不过吞了归吞了,这些毒液也是不能伤到它们自己的。这得归功于毒蛇还采用了第二大防反噬的策略:即是产生抵抗毒性的物质。在蛇的血液中,就有抵抗自己毒液的免疫物质。有了这些物质后,毒蛇吞自己的毒液,就好像我们吞口水一样,不会对自己的机体组织造成伤害。受此启发,如今在医学上治疗蛇咬伤的抗蛇毒血清就是类似物质。

看到这里,你会发现剧毒动物为了不让自己被毒死真是使尽浑身解数。不过这都局限于爬行动物或是软体动物。我们似乎很少听过哺乳动物是有毒的,更别说拥有强大抗毒能力。根据统计,真正有毒的哺乳动物屈指可数。然而,早期哺乳动物的化石却暗示着过去哺乳动物是会用毒的。那么,为什么现代的哺乳动物大多默契地放弃了这一能力呢?

难道是高级哺乳动物反倒害怕自己蠢到被毒液毒死吗?答案当然是否定的,实际上放弃用毒反倒是一种聪明的选择。毕竟进化出毒液以及抗毒能力的性价比实在是太低了。因为积累毒液哪是件容易的事儿,需要费一番功夫。再加上,当哺乳动物成为地球的主宰后,体型也越来越大。所以,如果要生产出足以能一次将大型猎物放倒的毒素是特别费劲的事。相反,日益发达的神经系统也带来了强大的力量。因而比起释放毒液这样的消极防御措施,通过暴力的斗争成了更高效的御敌技能。很自然地,自己生产毒液反倒成为了一种累赘,被逐渐抛弃了。

除此之外,为什么不像箭毒蛙那样从外界中获取毒素?因为这样也是不划算的,这不仅会提高代谢成本,还会让它们只能固定吃某种食物。不过那些小型哺乳动物,又凭什么放弃毒液呢?因为它们还进化出“毒气”。当它们遇到危险时,就先放出类似烟雾弹的毒气,让捕食者晕头转向。与费事积累大量毒素相比,这样放“烟雾弹”的招数更是显得狡猾。况且,这些哺乳动物还不用费劲想如何进化出抗毒能力。

至于体型不大、不会放毒的人类,为什么抗毒能力奇差呢?这可能是因为与毒物抗争的机会并不多。

毕竟,拥有自知之明的我们哪里会主动选择跟这些剧毒动物正面冲突。

不过这又有什么关系,如今世界各地的实验室里有一群科学家正想法设法让这些毒液为人类所用。

参考资料
Venomous mammal.wikipedia.on 8 July 2019, at 01:29 (UTC).
Quora: What’s the difference between venom and poison?
Michael Greshko. Now We Know Why Poison Frogs Don’t Poison Themselves. .National geographic.
theguardian. Poison pass: the man who became immune to snake venom.
Christie Wilcox. Venomous.
Why poison frogs don’t poison themselves by University of Texas at Austin
SEPTEMBER 21, 2017Why_don_t_poisonous_animals_poison_themselves http://Ted.com

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