有毒動物為何不會中毒

李忠東

最毒不過箭毒蛙

南美洲的巴西、圭亞那、哥倫比亞，以及中美洲的熱帶雨林中，生活著一種箭毒蛙。這種蛙體形很小，最小的僅有1.5厘米，個別種類也可達到6厘米。箭毒蛙外表鮮明多彩，同時也是世界上最毒的兩棲動物。箭毒蛙體內(nèi)的致命毒液釋放出0.2微克可以毒死一只老鼠，釋放出0.1毫克則可以毒死一個人，一只箭毒蛙攜帶的毒液足以致10個成年人死亡。那些捕食箭毒蛙的動物，即使舌頭沾上一點點毒液，也會在幾分鐘內(nèi)中毒斃命。

箭毒蛙的毒素屬于一種甾（zai）體類毒素，進入其他生物體內(nèi)之后，會迅速影響細胞的活性，阻止神經(jīng)中樞發(fā)出指令，破壞神經(jīng)系統(tǒng)正常活動，血液也無法流到其他組織器官，最終讓心臟驟停，導致生物死亡，整個過程不會超過10分鐘，而且無有效應急措施。不過，箭毒蛙的毒液只能通過人的血液起作用，如果皮膚沒有傷口，毒液最多只能引起皮疹，而不會致死。聰明的當?shù)厝嗽诓蹲郊就軙r會用樹葉把手包卷起來以避免中毒。

箭毒蛙并非生來就有毒，它們是從食物中攝取含毒的物質(zhì)，然后儲存到皮膚上的毒腺。研究顯示，箭毒蛙以螞蟻、果蠅、甲蟲和蚜蟲等小型昆蟲，以及其他節(jié)肢動物為食，長年累月下可獲取高達800種以上的生物堿類毒物，其中地棘蛙素是毒性最強的一種。

箭毒蛙的毒液為何能置人于死地？大家都知道，鈉離子是人體中最重要的化學物質(zhì)之一。它的流動形成電流從大腦向四肢發(fā)出信號，然后傳送到身體的各個部位。實際上，是鈉離子的信號讓我們的四肢收縮、肌肉運動和心臟跳動的。這些電信號由帶正電荷的鈉離子流入帶負電荷的細胞而產(chǎn)生，離子通過叫作離子通道的蛋白質(zhì)門進出細胞。正常情況下，身體需要離子通道打開和關閉，從而產(chǎn)生運行大腦或者心臟肌肉的電力。

箭毒蛙擅長使用蟾毒素，該毒素通過干擾鈉離子進出細胞來發(fā)揮作用。蟾毒素可讓人體的離子通道時刻保持開放的狀態(tài)，導致帶正電的離子自由流入細胞。如果通道無法關閉，就直接導致心臟和大腦不能再接收到鈉離子的電子信號，就沒有心臟活動、神經(jīng)元活動或者收縮活動，人就會立即死亡。

長期進化長本領

令人不解的是，既然箭毒蛙把這種致命的生物堿累積在體內(nèi)，那為什么沒有把自己毒死呢？科學研究表明，有毒動物不會死于自己的毒素，是因為漫長的進化，使它們具備了避免自己中毒的技巧。

基因突變是最常見的一種技巧，略微改變毒素的目標蛋白質(zhì)（鈉離子門）的形狀，使其不再與蛋白質(zhì)結合，自身就產(chǎn)生能夠抵抗這些毒素的能力。例如，鈷藍箭毒蛙攜帶的地棘蛙素能夠開啟捕食者神經(jīng)細胞上的受體，干擾乙酰膽堿傳遞神經(jīng)訊號，從而破壞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，但是鈷藍箭毒蛙自己的乙酰膽堿受體上進化出適應性，能改變這些受體的形狀，獲得抵御毒素的能力。

如果把生物堿類毒物能影響的生物分子比作一把鎖， 那生物堿就是一把鑰匙。 鑰匙開鎖時會啟動一連串的生化反應，導致生物體癱瘓、休克，最終死亡。如果鎖換了，原來的鑰匙也就失去了作用。而箭毒蛙基因突變相當于換了鎖，以至于生物堿類毒物無法再開啟以上的生化反應過程。

另一種技巧是安全地儲存毒液。有一天，還是大學生的查爾斯·達爾文在樹林中觀察動植物。他撕下一塊老樹皮，發(fā)現(xiàn)里面有兩只稀有的甲蟲，于是一手捉一只。這時他又看見了第三只，想都捉回去研究，于是把手上的一只放進嘴里，騰出這只手去抓樹上那只。突然，他感覺到一股滾燙的苦液噴到自己的舌頭上，“燙”得他兩眼冒金星。

攻擊他的是只射炮步甲，它噴出的有毒液體高達100°C，腐蝕性極強。這一類身懷劇毒的動物還有箭毒蛙、水母、蠑螈，以及毒蛇等。射炮步甲體內(nèi)有兩個分別獨立的腔室，各盛放著一種化學物質(zhì)。當甲蟲受到威脅時，兩個腔室的閥門會同時打開，兩種化學物質(zhì)流出并結合在一起，瞬間發(fā)生劇烈的化學反應，產(chǎn)生具有強烈腐蝕性的高溫噴液。

箱水母是世界上最毒的動物之一，它擁有呈立體箱形狀的傘體以及較粗壯的觸手。毒液被安全地包裹在刺細胞的刺絲囊中。遇見獵物或捕食者時，刺絲囊發(fā)射刺絲，將毒液注入對方體內(nèi)，釋出的毒性比眼鏡蛇毒還要毒，如果是人中毒，會在幾分鐘內(nèi)死亡。

毒蛇把毒液儲存在毒腺中，毒腺則多數(shù)位于頭部兩側口角的上方，中空的牙齒連著毒腺。當它們咬住獵物時，毒液從牙齒流入獵物的身體中。毒蛇還能自帶解藥，例如，響尾蛇會制造特殊的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)能與血液中的毒素結合，消除毒性。

第三種技巧被稱為“毒素隔離”，簡單來說就是有毒動物進化形成一種捕獲和吸收毒素的系統(tǒng)，使用一種“蛋白質(zhì)海綿”的結構來避免自身中毒。它們的身體可能會產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，能夠吸收并捕獲毒素，這意味著毒素從一開始就沒有機會到達脆弱的蛋白質(zhì)通道。與此同時，對于蟾毒來說，鈉離子通道上的天冬酰胺會被蘇氨酸所取代，使得蟾毒素不會與鈉離子通道結合，因而不會對自己造成毒害。

美國牛蛙也使用“毒素隔離”策略，產(chǎn)生一種能夠結合和阻止巖蛤毒素的蛋白質(zhì)?？茖W家對這種蛋白質(zhì)很感興趣，現(xiàn)已展開研究，用于中和人類供水系統(tǒng)中有害藻類產(chǎn)生的毒素。有害藻類大量繁殖會對沿海地區(qū)造成重大的經(jīng)濟和環(huán)境破壞。偶爾產(chǎn)生的毒素會使海洋哺乳動物患病，當這些毒素在海鮮中聚集時會危及食用者健康。

捕獵者也有抗性

有趣的是，這種對毒素的抗性也存在于那些獵食有毒動物的捕獵者體內(nèi)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，烏梢蛇是蠑螈的天敵。為了不成為蛇的美餐，蠑螈變得越來越“毒”。

蠑螈體形和蜥蜴相似，但體表沒有鱗。它們的四肢短小，爬行緩慢，但是遇到泥濘的環(huán)境，可以用前足或者趾尖借助擺動尾巴來加快行走速度。雖然蠑螈大多體色鮮明美麗，但極小的腺體里含有一種致命的細菌，產(chǎn)生的神經(jīng)毒素和日本河豚毒屬同一類型。蠑螈在受到攻擊的時候，會立即分泌神經(jīng)毒素，足以殺死17名成年人，或者2.5萬只老鼠。這種神經(jīng)毒素能阻斷神經(jīng)細胞表面的部分通道，捕獵者會出現(xiàn)麻痹癥狀，輕者喪失行動能力，重者當場死亡。

烏梢蛇體長可達2.5米以上，體背呈綠褐、棕黑或棕褐色，背部正中有一條黃色的縱紋，體側各有兩條黑色縱紋。當烏梢蛇向蠑螈發(fā)起進攻時，蠑螈會用尾巴猛烈抽打蛇的頭部，同時分泌出黏液，飛濺到蛇的身上。這種黏液幾秒鐘內(nèi)開始硬化，過程不可逆，有時會把蛇的嘴巴粘住，有時甚至會將一條長蛇粘成一團，動彈不得。如果蠑螈將神經(jīng)毒素附著在蛇的肌肉細胞蛋白質(zhì)上，那么肌肉就會因此癱瘓，進而喪命。

盡管蠑螈如此之毒，但最終也很難在與烏梢蛇的搏斗中占得上風。烏梢蛇也不斷改進自身的抗毒能力，基因組成發(fā)生了變異，肌肉細胞的某些蛋白質(zhì)形狀出現(xiàn)變化，使蠑螈的毒素無法附著在這種蛋白質(zhì)上。即使接觸了蠑螈毒素，烏梢蛇的肌肉細胞也仍然能夠繼續(xù)工作。

這意味著，只有毒性最強的蠑螈才能在生存競爭中存活下來。而對烏梢蛇而言，只有抗性最強的個體才能在吃飽肚子的同時承受蠑螈的毒性，不被毒死。

另外，角蜥擁有專門的血漿，抵抗收獲蟻的毒刺。海蛞蝓吃水母的刺細胞時，用黏液中的化合物阻止毒素與身體發(fā)生反應，并將毒素用作自己的防御武器。蟾蜍吞食射炮步甲幾小時之后會把它吐出來，不僅甲蟲還活得好好的，蟾蜍竟然也會在胃部被甲蟲那強腐蝕性溶液噴射后存活。

這樣的“軍備競賽”和對抗一直在進行中，敵對物種不停升級自己的對抗能力，因此很難說誰將是最后的贏家。