為什麼有毒動物自身不中毒?原來它們練成三大「防毒秘笈」

9月14日消息,據媒體報導,為什麼有毒動物不會死於自己的毒素?因為有毒生物已進化形成避免自已中毒的技巧。毒箭蛙是世界上最毒的動物之一,它是一種彩色斑斕的小青蛙,生活在中美洲和南美洲的熱帶雨林中。

為什麼有毒動物自身不中毒?原來它們練成三大「防毒秘笈」

資料圖

一隻毒箭蛙攜帶的毒液足以殺死10個成年人,有趣的是,這些青蛙並不是天生有毒,它們通過吞食昆蟲和其他節肢動物,從而獲得有毒的化學物質。

如果這種毒液非常致命,為什麼毒箭蛙攝入體內卻沒有死亡呢?在很長一段時間里,毒箭蛙避免自體中毒的能力令科學家感到迷惑不解。

最新研究報告對毒箭蛙進行了分析,它們擅長使用蟾毒素,該毒素通過干擾鈉離子進出細胞來發揮作用,而細胞吸收鈉離子是身體最重要的生理功能之一。當大腦向身體發送信號時,是通過電流發送的,這些信號將大腦指令傳遞至身體各個部位,例如:告訴四肢如何運動,告訴肌肉產生收縮,心臟產生跳動等。這些電信號是由帶正電荷的離子(例如鈉離子)流入帶負電荷的細胞而產生的,離子通過叫做離子通道的蛋白質門進出細胞,當這些離子通道被破壞時,電信號就無法在體內傳遞。

蟾毒素可使離子通道保持開放狀態,導致帶正電的離子自由流入細胞,如果無法關閉,整個身體系統就會喪失傳輸大腦電信號的能力。正常情況下,身體需要離子通道打開和關閉,從而產生運行大腦或者心臟肌肉的電力,如果通道保持開放,就沒有心臟活動,就沒有神經元活動或者收縮活動,基本上一位成年人攝入毒箭蛙體內的毒液,就會立即死亡。

那麼,毒箭蛙和其他有毒動物是如何避免自身中毒的呢?有毒動物有三種防止自身中毒的策略,最常見的一種是基因突變,它們會輕微地改變毒素目標蛋白質(鈉離子門)的形狀,使毒素不再與自身蛋白質結合在一起,例如:染色叢蛙攜帶一種叫做地棘蛙素的毒素,該毒素能模仿一種有益信號化學物質——乙醯膽鹼。依據2017年發表在《科學》雜誌上的一項研究報告,染色叢蛙在它們的乙醯膽鹼受體上進化出適應性,能輕微地改變這些受體的形狀,使自己的身體可以抵禦毒素。

防止自身中毒的第二個策略常用於有毒動物捕食過程,它們具有完全清除體內毒素的能力,該機制與避免自身中毒並不一定相同,這僅是動物避免被所吃食物中毒的另一種方式。

第三個策略被稱為「毒素隔離」,有毒動物進化形成一種捕獲和吸收毒素的系統,從而確保毒素不會對動物造成影響。實驗中科學家復制了毒箭蛙鈉離子通道,並用毒素處理它們,他驚訝地發現鈉離子通道對毒素沒有任何抵抗力,這些有毒動物應該被「毒死」,因為它的鈉離子通道無法抵抗毒素的破壞作用,毒箭蛙體內毒素無法持續存在。基於這些研究結果,科學家猜測Phyllobates蛙很有可能採取「毒素隔離」策略,通過一種叫做「蛋白質海綿」的結構來避免自身中毒,它們的身體可能會產生一種蛋白質,能夠吸收並捕獲毒素,這意味著毒素從一開始就沒有機會到達那些脆弱的蛋白質通道。

美國牛蛙也使用「毒素隔離」策略,它們會產生一種叫做Saxiphilin的蛋白質,它能夠結合和阻止岩蛤毒素。目前,科學家對Saxiphilin頗感興趣,現已展開研究計劃作為一種潛在的解決方案,用於中和人類供水系統中有害藻花產生的毒素。

來源:cnBeta