有些青蛙的神经系统能抵抗比吗啡强 200 倍的毒素。它们是怎么做到的呢?

　　在南美洲的森林深处生活着箭毒蛙，它们携带的毒素比吗啡强 200 倍。虽然它对捕食者有致命的打击，但毒药对毒箭蛙自身的影响大不大呢?

　　它们的神经系统随着时间的推移发生了变化，以抵抗强大的化学物质——一项新的研究表明，这是进化过程中的一个非凡例子。

　　“我一直想了解生物体如何获得神经毒素，这需要动物重组其神经系统，”该研究的合著者、德克萨斯大学奥斯汀分校的生物学家和国家地理学会受资助人丽贝卡·塔文 ( Rebecca Tarvin ) 说。“这样的事情似乎不太可能发展。”

　　让它们紧张

　　毒蛙实际上并不会自己制造毒药：它们是通过吃螨虫和蚂蚁而中毒的。鲜艳的颜色会警告任何愚蠢到咬一口的捕食者。

在亚马逊雨林中发现的新箭毒蛙

　　2017 年 1 月 18 日 - 在秘鲁亚马逊深处，在一个被称为马努生物圈保护区的地区，雪莉詹妮弗塞拉诺罗哈斯听到了一些声音：一种陌生的青蛙的叫声。这种声音属于一种新的毒蛙，也被称为箭毒蛙。

　　然而，蛇和蝎子等捕食者使用毒液，毒液必须通过身体创伤进入另一只动物的身体才能正常工作。这些毒素不必立即杀死。相反，捕食者经常使用毒液麻痹猎物。

　　在这两种情况下，捕食者和猎物都需要速效毒素来阻止动物前进——这使得神经系统成为一个有吸引力的目标。

　　事实上，动物王国中许多最有效的毒素都以这样或那样的方式攻击神经。

　　一些毒蛙携带一种叫做地棘蛙素的类吗啡化合物，它的作用就像化合物乙酰胆碱一样，在神经细胞之间传递信息。事实上，它的效果非常好，可以劫持乙酰胆碱的作用，造成严重破坏。只相当于一只毒箭蛙的 epibatidine就足以杀死一头水牛。

　　相比之下，某些种类的有毒蝾螈使用河豚毒素，它会堵塞一个毛孔，而该毛孔是将电信号传递到神经的关键。

　　“这就像在一个脆弱的地方切断电线，但只是用不同的工具切断它，”弗吉尼亚大学的生物学家和毒药专家Butch Brodie III说，他审查了 Tarvin 的研究。

　　为毒而生的身体

但是毒蛙是如何开始使用地棘蛙素的呢?

　　在对使用 epibatidine 的毒蛙物种进行 DNA 测序后，Tarvin 和她的同事发现青蛙自身的乙酰胆碱受体有轻微的畸形，研究小组最近在《科学》杂志上发表了这一结果。

　　从基因上讲，这种变化必须是微妙的。乙酰胆碱和地棘蛙素在同一位置与神经受体结合，因此如果突变过度改变受体的形状，乙酰胆碱将无法发挥其重要的日常工作。

　　但是受体的其他结构调整弥补了这个问题。Epibatidine 不能“识别”毒蛙的乙酰胆碱受体，但乙酰胆碱可以——使青蛙免受其自身毒液的影响。

　　此外，事实证明，青蛙在至少三个不同的情况下在进化上偶然发现了这种抵抗力，这证明了这种突变的有用性。

　　“这太美了……只有少数例子(比如 Tarvin 的研究)，”爬虫学家和毒素学家、国家地理探险家Zoltan Takacs说。

　　“无论你发现什么，都是对进化如何运作以及神经生物学如何运作的非常罕见的洞察力。”

在马里兰州巴尔的摩国家水族馆拍摄的模仿毒蛙(Ranitomeya 拍摄者)

　　这项研究标志着毒药进化研究的一个重要飞跃——但仍有许多谜团。

　　其一，生物学家仍然不知道毒蛙从哪里获得地棘蛙素。很明显，它来自它们吃的东西，但科学家们还没有追查到来源。

　　事实上，问号围绕着毒蛙的大部分毒素。Tarvin 说，在毒蛙体内发现了 800 多种化合物，但只有不到 70 种得到充分了解。

　　Brodie 说，追踪这些毒素的来源并更多地了解动物如何进化出抵抗力，也可以提供切合实际的见解。

　　“在很多情况下，我们对化学生物合成知之甚少，”他说。“从更人性化的角度来看，如果我们理解的话，我们在对抗这些毒素方面会做得更好。”