機智箭毒蛙，毒人不毒己

從前有隻箭毒蛙

從前有隻箭毒蛙，它色彩斑斕，身軀小小，黏糊糊。它生活在厄瓜多的一個香蕉種植園裡，自由又自在。一天，一個不小心，它落入網中，被送進了實驗室。

箭毒蛙通常體型很小，最小的只有1.5厘米，最大的也不過6厘米。它們有著鮮艷顏色的皮膚，有的箭毒蛙身上還有色彩搭配得當的斑點，被稱作「世界上最美麗的蛙」。但是，自然界中的美麗往往象徵著危險。科學研究表明，這些小小的、美麗的箭毒蛙有著劇毒，其中有一種箭毒蛙叫「黃金箭毒蛙」，身體中所含毒素可以致死10個成年人，它們也因此被稱為「世界上最毒的動物」。

箭毒蛙生活在中美洲和南美洲，土著居民會用特殊的方式將毒液塗到箭上，用於捕獵，塗了毒液的箭能夠保持一年的毒性。這也是它們被叫做「箭毒蛙」的原因。

但是後來研究發現，人工飼養的箭毒蛙是無毒的，只有那些野生的才身懷劇毒。這說明箭毒蛙也許並不是天生劇毒，那麼它們的毒素是從哪裡獲得的？

毒從何處來

既然毒素不是先天獲得，那麼只可能是後天某種條件使箭毒蛙變為劇毒的。影響生物生存的最主要的因素就是生存環境了，有沒有可能是箭毒蛙的生存環境造就了它們？研究人員經過長期的觀察研究，判定箭毒蛙的毒素來源於它們的食物。

箭毒蛙以螞蟻為食。美洲叢林里的植物為了保護自己會生成有毒的生物鹼。螞蟻以這些植物為食，自然會攝入這些生物鹼，但螞蟻吃下少量的生物鹼並無大礙。並且，它們還能夠自身合成有毒的生物鹼。箭毒蛙吃了螞蟻之後，能將螞蟻體內的生物鹼儲藏在自身的腺體中，化為己用。這也就解釋了為什麼人工養殖的箭毒蛙並沒有毒。

為了進一步證實這一結論，研究人員將美洲箭毒蛙帶到了夏威夷群島上，之後發現生活在夏威夷群島上的箭毒蛙體內的有毒生物鹼和美洲箭毒蛙並不相同。並且，給箭毒蛙餵食不同的螞蟻，它們體內的毒素也會不相同。

除此之外，研究人員還發現野生的箭毒蛙媽媽會給箭毒蛙寶寶喂自己的毒液，這樣小箭毒蛙即使不能夠自己捕食螞蟻也變得有毒了。

奇怪的是，既然不是天生的，箭毒蛙為什麼會毒不死自己呢？

絕不毒自己

原來，在人體的神經傳導過程中，有一種叫乙醯膽鹼的神經遞質會與神經元上的煙鹼乙醯膽鹼受體結合，引起神經元的興奮。然而，箭毒蛙能分泌一種叫地棘蛙素的生物鹼，人體接觸到地棘蛙素後，由於它與神經元上的煙鹼乙醯膽鹼受體親和性非常高，高於乙醯膽鹼，所以煙鹼乙醯膽鹼受體會優先與地棘蛙素相結合。這樣就會阻礙神經傳導，從而導致高血壓、抽搐甚至死亡。

然而研究人員卻發現，箭毒蛙體內，與煙鹼乙醯膽鹼受體結合的是乙醯膽鹼而不是地棘蛙素。這是為什麼呢？

原來箭毒蛙的煙鹼乙醯膽鹼受體發生了微小的基因突變。說來話長，原來箭毒蛙合成煙鹼乙醯膽鹼受體的某一個氨基酸發生了3次突變，結果導致煙鹼乙醯膽鹼受體對地棘蛙素和乙醯膽鹼都不親和，也就是說不再與這兩者相結合。這次突變雖然使得箭毒蛙不會毒死自己，但同時也會因為不能與乙醯膽鹼這種神經遞質相結合而變得遲鈍，這對箭毒蛙的生存是不利的。後來，又有1個氨基酸突變了，這次突變後，煙鹼乙醯膽鹼受體恢復了對乙醯膽鹼親和，箭毒蛙既不會毒死自己也不會遲鈍了。不得不感嘆一聲，箭毒蛙真機智！

新的製藥靈感

由於地棘蛙素能夠優先與受體結合，阻斷神經遞質的傳播，從而阻斷電信號的傳播，這與某些藥物的鎮痛原理相同。在小鼠的實驗中，小鼠對地棘蛙素產生了與嗎啡類化合物同樣的鎮痛作用，並且鎮痛活性是嗎啡類化合物的200～500倍。最重要的是，小鼠不會對地棘蛙素成癮。人體與小鼠一樣，疼痛和成癮作用於同一受體，所以人體應該與小鼠一樣，不會對地棘蛙素成癮。這為研製出不成癮鎮痛藥物提供了可能。遺憾的是，地棘蛙素有劇毒，實驗中稍微過量都會導致小鼠驚厥甚至死亡，在實踐中劑量更難控制，所以地棘蛙素並沒有真正被開發為新的藥物。

但是破解了箭毒蛙為什麼毒不死自己的密碼之後，科學家們有了新的製藥靈感。箭毒蛙的基因突變明顯是朝著對自己有益的方向，而這種突變只是源於氨基酸小小的變化。如果能夠進一步理解微小的變化如何影響受體的行為，就能夠為製藥開闢新的思路。也許在不久的將來，新型的不成癮鎮痛藥物就會出世，並且對人體無毒害作用。

大自然總能帶來奇蹟，也會常常給我們以啟發。小小的箭毒蛙就有著神奇的魅力，靠近它們，就能發現一些生命的秘密。

本文源自大科技〈科學之謎〉 2018年第2期雜誌文章 歡迎您關注大科技微信公眾號：hdkj1997

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