为啥有毒动物自身不中毒?原来它们练成三大“防毒秘笈”!

  新浪科技讯 北京时间9月14日消息,据国外媒体报道,为什么有毒动物不会死于自己的毒素?因为有毒生物已进化形成避免自已中毒的技巧。

  毒箭蛙是世界上最毒的动物之一,它是一种彩色斑斓的小青蛙,生活在中美洲和南美洲的热带雨林中。一只毒箭蛙携带的毒液足以杀死10个成年人,有趣的是,这些青蛙并不是天生有毒,它们通过吞食昆虫和其他节肢动物,从而获得有毒的化学物质。

  如果这种毒液非常致命,为什么毒箭蛙摄入体内却没有死亡呢?在很长一段时间里,毒箭蛙避免自体中毒的能力令科学家感到迷惑不解。

  最新研究报告对毒箭蛙进行了分析,它们擅长使用蟾毒素,该毒素通过干扰钠离子进出细胞来发挥作用,而细胞吸收钠离子是身体最重要的生理功能之一。当大脑向身体发送信号时,是通过电流发送的,这些信号将大脑指令传递至身体各个部位,例如:告诉四肢如何运动,告诉肌肉产生收缩,心脏产生跳动等。这些电信号是由带正电荷的离子(例如钠离子)流入带负电荷的细胞而产生的,离子通过叫做离子通道的蛋白质门进出细胞,当这些离子通道被破坏时,电信号就无法在体内传递。

  蟾毒素可使离子通道保持开放状态,导致带正电的离子自由流入细胞,如果无法关闭,整个身体系统就会丧失传输大脑电信号的能力。正常情况下,身体需要离子通道打开和关闭,从而产生运行大脑或者心脏肌肉的电力,如果通道保持开放,就没有心脏活动,就没有神经元活动或者收缩活动,基本上一位成年人摄入毒箭蛙体内的毒液,就会立即死亡。

  那么,毒箭蛙和其他有毒动物是如何避免自身中毒的呢?有毒动物有三种防止自身中毒的策略,最常见的一种是基因突变,它们会轻微地改变毒素目标蛋白质(钠离子门)的形状,使毒素不再与自身蛋白质结合在一起,例如:染色丛蛙携带一种叫做地棘蛙素的毒素,该毒素能模仿一种有益信号化学物质——乙酰胆碱。依据2017年发表在《科学》杂志上的一项研究报告,染色丛蛙在它们的乙酰胆碱受体上进化出适应性,能轻微地改变这些受体的形状,使自己的身体可以抵御毒素。

  防止自身中毒的第二个策略常用于有毒动物捕食过程,它们具有完全清除体内毒素的能力,该机制与避免自身中毒并不一定相同,这仅是动物避免被所吃食物中毒的另一种方式。

  第三个策略被称为“毒素隔离”,有毒动物进化形成一种捕获和吸收毒素的系统,从而确保毒素不会对动物造成影响。实验中科学家复制了毒箭蛙钠离子通道,并用毒素处理它们,他惊讶地发现钠离子通道对毒素没有任何抵抗力,这些有毒动物应该被“毒死”,因为它的钠离子通道无法抵抗毒素的破坏作用,毒箭蛙体内毒素无法持续存在。基于这些研究结果,科学家猜测Phyllobates蛙很有可能采取“毒素隔离”策略,通过一种叫做“蛋白质海绵”的结构来避免自身中毒,它们的身体可能会产生一种蛋白质,能够吸收并捕获毒素,这意味着毒素从一开始就没有机会到达那些脆弱的蛋白质通道。

  美国牛蛙也使用“毒素隔离”策略,它们会产生一种叫做Saxiphilin的蛋白质,它能够结合和阻止岩蛤毒素。目前,科学家对Saxiphilin颇感兴趣,现已展开研究计划作为一种潜在的解决方案,用于中和人类供水系统中有害藻花产生的毒素。(叶倾城)

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