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2017-9-23 16:34
蟾蜍毒素能杀死2万只老鼠 自己却没事?究竟为何

摘要 : 箭毒蛙的饮食就很生猛,它们吃的是能够产生强烈毒素的昆虫,然后把这些吃入的毒素转到自身的皮肤上,从而抵御威胁自身的捕食者。箭毒蛙皮肤上的毒素能够杀死20000只老鼠,但奇特的是它们自己却安然无恙。

习斋2017-9-23 16:34640
原作者: 译者|翟中超/来自: 网易科学人

出品|网易科学人栏目组

译者|翟中超

蟾蜍毒素能杀死2万只老鼠 自己却没事?究竟为何

金色箭毒蛙(图/米哈·瑞斯特)

箭毒蛙仿佛就是不祥的象征,这个体型小小的生物制造了恐怖的死亡威胁,没有什么动物比哥伦比亚金色箭毒蛙更危险了。如此小型的毒蛙的皮肤上所带有的毒性极强的、能够严重损害神经的南美蟾毒素就能够杀死20000只老鼠,但奇特的是毒蛙自己却安然无恙。一组科学家已经查明了其中的原因:单一基因突变导致毒蛙对蟾毒素产生完全免疫。

箭毒蛙的饮食就很生猛,它们吃的是能够产生强烈毒素的昆虫,然后把这些吃入的毒素转到自身的皮肤上,从而抵御威胁自身的捕食者。迄今为止,在箭毒蛙的化学武器库里最致命的毒药就是南美蟾毒,这种生物碱毒素只在少数箭毒蛙身上发现过(奇怪的是,这种生物碱毒素还存在于少数鸟类身上)。南美蟾毒通过干扰神经细胞外膜上的特殊阀门(被称作“通道”)来工作,而神经细胞外膜则控制着钠离子在细胞内外的流动。当箭毒蛙攻击猎物时,毒素会出现并附着在这些“通道”上,从而扰乱神经向肌肉纤维发送信号的能力,猎物的肌肉因而无法运动,膈膜驱动的呼吸随之暂停,心跳也就停止了。没有谁能从蟾毒这里讨到好处!

在河豚中发现的河豚毒素也会通过干扰钠离子通道来终止神经元功能。河豚会通过自身钠离子通道中的氨基酸突变来形成对自身毒素的免疫,联想到这一点,那么金色箭毒蛙是不是也有类似的机制呢?

蟾蜍毒素能杀死2万只老鼠 自己却没事?究竟为何

金色箭毒蛙(图/克里斯普)

纽约州立大学的两位研究人员Sho-Ya Wang和Ging Kuo Wang决定对这种毒蛙展开研究。他们通过观察毒蛙肌肉中5种不同的、自然发生的氨基酸变体,而这5种变体可能与毒蛙钠离子通道功能及自身免疫相关。为了弄清楚这些氨基酸是否与蟾毒抗性有关,研究人员将老鼠肌肉中的氨基酸替换为毒蛙的变异氨基酸。研究人员通过复制到老鼠体内的这些突变的氨基酸来试验老鼠是否对南美蟾毒产生抗性。果真,当老鼠的5种氨基酸被换成青蛙的时,它的肌肉就会对蟾毒产生免疫!接下来,研究人员就要确定究竟是哪一种或哪几种突变的氨基酸起到了免疫作用,所以研究人员就挨个排除,最终他们发现了一种单一的氨基酸变体在钠离子通道上起到了这个作用。

这种氨基酸变体被称为N1584T,这项发现发表在最近的《美国国家科学院院刊》(The Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

其他两栖动物像蝾螈和海蟾蜍也分别演示了对河豚毒素和蟾毒素的抵抗力,它们的机制与河豚类似。这项发现很可能适用于任何使用南美蟾毒的箭毒蛙(还有另外两种箭毒蛙)。但除此之外,箭毒蛙还能轻易使用许多其他种类的毒素,这些毒素能以一种完全不同与南美蟾毒的方式造成神经性中毒。

值得注意的是箭毒蛙是濒危物种,它们只存在于哥伦比亚太平洋沿岸的一些地方,而它们的栖息地也在变得越来越小。因为抗性来源于毒蛙自身细胞的固有性质,所以这项发现不敢保证治疗南美蟾毒的解药的出现。尽管如此,这一发现也向我们展示了自然界物种的神奇,虽然这种神奇有严重的杀伤力。一旦类似箭毒蛙的这些动物走向灭绝,这种传奇的功能也将随风而逝。

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