10条很饿的蛇，面对致命毒蛙，会发生什么？大自然真的很神奇

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有些动物将致命毒素当作日常点心？
这些生物在数亿年的“生物战”中，进化出了一系列令人称奇的巧妙策略，成功避开了致命的威胁，甚至反过来利用毒素保护自己。科学家们正在努力揭开这些创造性的抗毒防御机制，希望借此为人类中毒找到更好的治疗方法，同时也了解塑造生物群落的强大进化力量。

以毒攻毒的生存实验
在最近的一项研究中，研究人员将来自哥伦比亚亚马逊地区的 10 条皇家沼泽蛇（Erythrolamprus reginae）置于一个艰难的境地：饥饿多日后，它们面前出现了极不诱人的猎物——三条纹毒镖蛙（Ameerega trivittata）。这种毒蛙的皮肤含有致命的毒素混合物，如组织胺毒素（histrionicotoxins）等，这些毒素会干扰关键细胞蛋白的功能。

结果显示，有 6 条蛇选择了饿着肚子，而其余 4 条勇敢地发起了攻击。在吞食之前，它们将毒蛙在地面上拖拽，这类似于某些鸟类试图磨掉猎物毒素的行为。最终，这 4 条蛇中有 3 条幸存了下来，这表明它们的身体能够应对残留的毒素。这种毒蛙皮肤上的致命毒素正是来自其饮食，例如含有毒素的昆虫和螨虫。
生物战场的起源与毒素来源
生物体利用致命分子相互残杀的历史可以追溯到数亿年前。
首先是微生物利用化学物质清除竞争者或攻击宿主细胞；随后是动物利用它们捕杀猎物或抵御捕食者；植物则用于防御食草动物。物种致毒的方式多种多样：有些生物体自行制造毒素，例如蟾蜍类动物产生的强心苷分子，它能阻止细胞中关键的钠钾泵（sodium-potassium pump）运转，这对维持细胞体积、肌肉收缩和神经冲动传导至关重要。其他动物体内藏有产毒细菌，比如河豚，其含有的河豚毒素足以致命。
当然，还有许多动物通过食物获取毒素，前文提到的毒蛙就是如此。
进化出的内部防御机制
面对毒素的威胁，动物们也重塑了自身身体以避免中毒。
最受关注的适应方式是改变那些原本会被毒素破坏的蛋白质，使其具有抵抗力。例如，以富含强心苷的马利筋植物为食的昆虫，就进化出了强心苷无法结合的钠钾泵。然而，改变一个关键分子可能会带来并发症。
分子生物学家苏珊娜·多布勒（Susanne Dobler）对大马利筋椿象的研究发现，钠钾泵的耐毒性越强，效率反而越低，这对于神经细胞尤其成问题。该椿象似乎找到了解决之道：其大脑中最具功能的钠钾泵也是对毒素最敏感的，这暗示着该生物一定进化出了其他方式来保护大脑免受强心苷的侵害。
多布勒怀疑，ABCB 转运蛋白（ABCB transporters）可能发挥了作用。这些蛋白质位于细胞膜中，负责将废物和其他不需要的产物排出细胞。她发现，某些天蛾利用神经组织周围的 ABCB 转运蛋白将强心苷运出细胞，大马利筋椿象可能也采取了类似策略。
多布勒还假设，许多昆虫的肠道膜中也有 ABCB 转运蛋白，它们可以在有毒物质进入身体前就阻止其吸收。这可以解释亮红色葱甲虫（bright red onion beetle）如何能够无视富含强心苷的铃兰毒素，仅仅将其排出体外，而排出的粪便甚至还能起到驱赶捕食性蚂蚁的作用。
器官与血液中的“毒素海绵”
对于皇家沼泽蛇而言，肝脏似乎是关键的解毒器官。
细胞培养实验表明，蛇肝提取物中的某些物质可以抵抗毒蛙的毒素。科学家推测，蛇体内可能拥有能将致命物质转化为无毒形式的酶，就像人类身体处理酒精和尼古丁一样。此外，蛇的肝脏也可能含有能够吸附毒素、使其无法与目标结合的蛋白质——如同“毒素海绵”。事实上，科学家已在某些毒蛙的血液中发现了这种“毒素海绵”蛋白质，帮助它们抵抗从饮食中获取的石房蛤毒素和生物碱毒素。
加州地松鼠也利用了类似的技巧来防御响尾蛇的毒液。响尾蛇毒液是一种复杂的混合物，会破坏血管壁并阻止血液凝结。地松鼠的血液中含有能够阻断部分毒素的蛋白质，这些抗毒混合物甚至会根据当地响尾蛇毒液的成分量身定制。不过，这种防御并非万无一失。响尾蛇也在不断进化出新的毒液来克服地松鼠的防御。
防御的“第一步”：避免接触
正因为任何防御都有极限，动物们，即使是那些具有抵抗力的动物，也会将避免毒素接触作为第一道防线。皇家沼泽蛇拖拽毒蛙的行为就是例证。一些乌龟在吃有毒蝾螈时，只会吃腹部皮肤和内脏，避开致命的背部皮肤。即使是像帝王斑蝶（monarch caterpillar）这样对强心苷具有抵抗力的昆虫，也会先咬破马利筋植物的叶脉，排出有毒汁液后再进食。
毒素征用：将敌人的武器变为己用
许多动物还找到了安全储存所消耗的化学毒物，并将其用于自身目的的方法。例如，虹彩夹竹桃甲虫（iridescent dogbane beetle）从宿主植物中获取强心苷，然后通过 ABCB 转运蛋白将其转运到背上用于自卫。当你骚扰这些甲虫时，你可以看到它们背部的鞘翅上冒出小液滴。
通过这种毒素作用，一些昆虫变得依赖于宿主植物才能生存。帝王斑蝶与马利筋植物的关系就是一个极好的例子，它也展示了这种交织联系可以影响多远。

一项 2021 年的研究确定了四种进化出耐受强心苷的动物，它们能够以帝王斑蝶为食。其中之一是黑头白斑翅雀（black-headed grosbeak），这种鸟类在墨西哥山顶冷杉林中以帝王斑蝶为食。
这种小分子所经历的旅程及其对进化的影响，实在令人惊叹。
参考资料：knowable magazine：Animals that eat poisons and dont die

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