美媒:有毒動物為何不會毒死自己?

據美國趣味科學網站9月11日報道,世界上毒性最強的動物之一是生活在中美洲和南美洲熱帶雨林中一種體型很小的彩色青蛙,名為“箭毒蛙”,它們是箭毒蛙科家族的一員。一隻箭毒蛙攜帶的毒素足以毒死10名成年人。有趣的是,這些蛙並非天生有毒——它們通過吃昆蟲和其他節肢動物來獲得有毒化學物質。

但是,如果這些毒素如此致命,為什麼箭毒蛙在吃下它們的時候沒有被毒死呢?

美國加利福尼亞大學舊金山分校心血管研究所的法亞爾·阿卜杜拉曼-阿里說,長期以來,這些蛙避免自體中毒的能力讓科學家感到困惑。美國《普通生理學雜誌》月刊發表了以阿卜杜拉曼-阿里為第一作者的一篇新論文。

在論文中,研究人員以攜帶箭蛙毒素的箭毒蛙屬蛙類為研究物件,這種毒素的作用原理是擾亂鈉離子進出細胞的運輸——這是人體最重要的生理機能之一。當大腦向身體發出電訊號時,這些訊號對身體的某些部分發出指令,例如,讓四肢移動,讓肌肉收縮,讓心臟跳動。正電離子(如鈉)的流動引起電位逆轉,使電訊號得以傳輸。離子通過被稱為離子通道的蛋白門進出細胞。當這些離子通道被打亂時,電訊號便無法在體內傳遞。

阿卜杜拉曼-阿里對記者說,箭蛙毒素導致離子通道保持開放,使正電離子暢通無阻地進入細胞。如果無法關閉這些通道,人體系統將失去傳輸電訊號的能力。

他說:“只有離子通道既能開放又能關閉,才能產生指揮大腦或心臟肌肉的電流。這些通道一直開放,就不會產生心臟活動,也沒有神經元活動或收縮活動。”

報道稱,如果吃下一隻這樣的毒蛙,你馬上就會送命。那麼,這些蛙和其他有毒動物是如何避免自己中毒的呢?

阿卜杜拉曼-阿里說,有三種辦法可以讓有毒動物避免中毒。最常見的涉及一種基因突變,它會稍微改變毒素的靶蛋白,即鈉離子門的形狀,使之不再與這種蛋白結合。例如,鈷藍箭毒蛙攜帶一種名為“地棘蛙素”的毒素,這種毒素可以模擬乙醯膽鹼這種有益的訊號化學物質。根據2017年發表在美國《科學》週刊上的一項研究,這些蛙進化出了乙醯膽鹼受體的適應性改變,輕微改變了受體形狀,使它們能夠抵禦毒素。

阿卜杜拉曼-阿里說,有毒動物捕食者的另一種生存方法是,把毒素從體內完全清除。這一過程不同於避免自體中毒的機制,它只是動物避免因攝食中毒的另一種方式。

報道稱,第三種方法被稱為“螯合”。阿卜杜拉曼-阿里說:“這些動物可以進化出能捕捉(或)吸收毒素的系統,確保自己不會中毒。”

在阿卜杜拉曼-阿里的研究中,他克隆了箭毒蛙的鈉離子通道,並用毒素攻擊它們。他驚奇地看到,這些鈉離子通道對毒素並沒有抵抗力。

阿卜杜拉曼-阿里說:“這些動物本該中毒死亡。”由於箭毒蛙體內的鈉離子通道並沒有辦法抵抗毒素的破壞性影響,因此,它們在中毒後本無法存活。

基於這些研究結果,阿卜杜拉曼-阿里推測,箭毒蛙最有可能採用的辦法是螯合,即通過一種被他稱為“蛋白海綿”的東西來避免中毒。它們很可能產生一種蛋白質,這種蛋白質能吸收毒素,這意味著這些毒素從一開始就沒有機會接觸到脆弱的蛋白質通道。

阿卜杜拉曼-阿里說,美洲牛蛙也擁有螯合能力。它們能產生一種名為麻痺性貝類毒素受體蛋白的蛋白質,這種蛋白質可以結合並阻斷石房蛤毒素。科學家們正在研究利用麻痺性貝類毒素受體蛋白來中和有害藻類在水源中釋放的毒素。

來源:參考訊息網

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