能殺死80人的青蛙,就是最致命的有毒動物?

撰文 | Christie Wilcox

翻譯 | 胡硯泊

審校 | 古京卉

作為一名研究毒液的科學家，我被問到最多的問題就是——什麼是最致命的有毒動物？你認為答案很簡單？並非如此，要在自然界中給「動物對人類的致命性」下個定義絕對是個麻煩事。首先，你要搞清楚你的問題究竟是什麼，是想問「哪種動物最有可能致我於死地？」，還是「我最應該避免與哪種動物接觸？」，抑或者「我是一名生物化學的狂熱粉絲，非常好奇哪種動物能分泌出最毒的物質？」這些問題的答案互有差別，而且分開來看也還是十分複雜的。

哪一種毒素最致命？

假設你並不關心動物對人的致死風險有多大，就是單純地想知道，從生物化學的角度上說，哪種動物能產生最毒的物質，對人體造成最大的傷害，那麼首先讓我們了解，相同劑量下哪種動物毒素的毒性最強。

毒理學中最常用的毒性測試方法叫做「半數致死量」（LD50），它是指使某種動物半數死亡所需最小毒素劑量與實驗生物體重之比。從理論上來說，實驗室測得的不同毒素的LD50是個標準化值，可以進行相互比較。不過，實際情況可複雜得多。

首先，大多數有毒物種都未進行過LD50測試，而且，就算已經獲得了LD50值，也只能稱其為「條件值」，因為它受諸多因素所控。第一個影響因素是給藥途徑，因為毒素到達身體不同部位時會產生截然不同的效果。科學家們可以選擇通過口服或注射的方式讓實驗動物接觸毒素，而注射又細分為皮下注射、腹腔注射以及靜脈注射，每一種給藥途徑都會得到不同的LD50值。

 尾靜脈注射是最常用的小鼠靜脈注射方式之一

讓我們通過一個研究案例更直觀地了解它。2015年，科學家們首次聲稱發現 「毒蛙」。他們研究發現，有兩種青蛙能通過骨刺向具有潛在威脅的目標釋放劇毒物質。此後，許多新聞報導都對這種蛙毒的致死性進行了渲染——《每日郵報》（Daily Mail）的新聞標題為「熱帶兩棲動物能用骨刺殺死80人」，《新科學家》（New Scientist）稱其為「世界上首個擁有『死亡之吻』的毒蛙」，而美國國家廣播公司（NBC）的一則新聞標題則寫道「人類首次發現毒蛙，能用頭槌殺死你」。

所有這些聳人聽聞的標題都來源於它們所含毒素的LD50數據。研究發現，這兩種青蛙都具有非常強的毒性，其中毒性較強的青蛙學名叫布魯諾盔頭蛙（Aparasphenodon brunoi），它頭部所含毒素通過腹部注射時LD50為每隻小鼠3.12 微克。由於每隻小鼠的體重約為18-20克，也就是說，A. brunoi的頭部毒素對小鼠單位體重的LD50約為0.16-~0.24 微克/千克，而另一種青蛙格林胄蛙（Corythomantis greeningi）的LD50範圍為每隻小鼠2.5 -~2.9微克/千克。如果用人類的平均體重代入計算，那麼一克A. brunoi的頭部毒素理論上可以殺死80人——那些可怕報導中的數字就是這麼來的。

兩種毒蛙的照片及其有毒的刺狀骨骼投影圖

然而這種推論存在著一個問題。根據論文的描述，這兩種青蛙通過骨骼上的凸起物釋放毒素，而每個凸起的長度都只有幾毫米，這就意味著這些毒素幾乎不可能像LD50測試那樣以腹腔注射的方式進入身體內部，最多也只能以類似皮下注射的方式進入到皮膚外層之中。雖然該論文沒有計算皮下注射時的LD50，但我們從另一個實驗中看出些許端倪。

為了研究這種毒素是否會引起浮腫，研究人員向實驗鼠爪子中的肉質部分以皮下注射的方式注射了不同劑量的毒素，之後進行了長達三天的觀察。注射的劑量範圍從0.125微克到32微克，別忘了，3.12微克的腹腔注射就能殺死一半數量的實驗鼠，可是即使接受了最大劑量的皮下注射也無一老鼠「陣亡」。我們能因此得到結論——皮下注射條件下的LD50超過了腹腔注射的十倍，算下來可能約為單位體重1.8微克/千克，按成年人的體重算也就是150毫克的毒素。要通過這個劑量來殺死一個人可不是一隻毒蛙能夠搞定的，恐怕好幾個「頭槌」一起上也不見得有用。

人非鼠，安知鼠之苦

即便這些青蛙真能通過「頭槌」釋放超過150毫克的毒素（這是個大數字，相當於眼鏡王蛇咬下一口噴射的毒液），要想找到「毒素之王」還有一個麻煩的問題——人可不是老鼠。

幾乎所有的LD50都是根據小鼠或大鼠來計算的，因為它們繁殖迅速、飼養方便，而且體積很小，這樣在進行致死實驗時也不用耗費許多毒素。可仍有許多實驗「不走尋常路」，它們使用螳螂、貓等其他動物進行LD50測試。由於不同物種應對毒素的方式差別很大，所以我們不能將某種動物測得的LD50簡單地搬到別的動物身上，尤其是不能直接用於對人類致死劑量的討論上。這點對許多寵物擁有者來說非常重要，他們應該看管好家中泰諾等藥品，因為這對寵物來說可能就是致命的。

 孕婦之友，貓咪殺手——泰諾

對乙醯氨基酚是鎮痛藥泰諾中的活性成分，它被認為是最安全的人類服用藥物。正因如此，它也是孕婦止痛的首選。但對於貓狗來說，即使是很小的劑量也能致其死亡。我有一大瓶強效快速釋放的對乙醯氨基酚藥片，在它的說明書上寫著：成年人每6小時可以服用2粒500毫克的藥片，其劑量換算下來約為12.5 毫克/千克。只有一次服用15粒，即劑量達到93.75毫克/千克時才有可能對人體產生急性毒性（你可以認為致死劑量遠比這個劑量更大）。然而，該藥對狗和貓產生急性毒性的藥量分別為75毫克/千克和10毫克/千克，比人類的劑量小得多。此外，最低500 毫克/千克就能導致狗類死亡，貓則為50 毫克/千克。其他動物的對乙醯氨基酚LD50也有測得：大鼠、兔和豚鼠的LD50都超過2000 毫克/千克。

在各種毒素中都發現有物種特異性的現象，所以若是討論毒素或毒藥的致死性強弱，就必須要考慮LD50測試時的實驗動物種類。因此，我們可以對同一種生物來比較不同毒素的毒性，可是這樣的實驗並不能回答我們最想知道的問題：對人類來說，哪種毒素最致命。因為出於對人道倫理的基本尊重，我們無法對人類進行LD50測試，所以答案無從知曉，也就不必細究是腹腔注射、皮下注射抑或是其他條件下的結果了。（我們的確可以根據現有數據做一些推斷，不過無論如何也無法百分之百地確信，這也就解釋了為什麼美國食品藥物監督管理局（FDA）和美國環境保護署（EPA）等機構會將巨大的誤差值納入化學品劑量安全值的計算之中，以保證人類的安全。例如，他們往往將各種實驗動物受到傷害的劑量最低值的十分之一作為人類的安全劑量。）

對此我還有一個質疑：就算我們統一了給藥途徑和實驗物種，評選出的「最致命的毒物」仍是站不住腳的，因為我們只在實驗室中觀察了青蛙釋放毒素殺死小鼠，並不能說明當我們與一隻毒蛙共處一室、甚至是徒手抓住一隻時它也會釋放致命毒素。而且根據每隻青蛙所含的毒素來看，要想產生殺死一個人的劑量，估計需要成百甚至上千隻毒蛙的「頭槌」，而且還得和人近距離接觸才行。然而，大自然中還有許多動物比毒蛙更容易殺死你，如果你接觸到了它們劇毒的「刀鋒」，後果不堪設想。

用生命賭博

用中毒後的生還率來表明毒素的致命程度可能是個更好的辦法，比如使用死亡率或病死率等指標。更直白地說，如果這種動物叮咬或者刺傷了我，我的存活概率有多大？

從存活機率來看，上文提到的青蛙就明顯「敗下陣來」，不過另一些有毒動物卻能「大顯神通」。毒蛇可能是人類最怕的一類動物，這是情有可原的，因為被某些毒蛇咬傷後若不經處理，受傷者的病死率可達60%至100%。但在抗蛇毒血清出現以後，很多地區的病死率明顯下降。當然，世界上仍有許多地區缺乏相關的醫療資源和政策，無法給傷者提供經濟條件允許的緊急治療，另外當地可能也沒有被蛇咬後立即就醫的習慣，這些都導致了被蛇咬後的死亡風險增加。可就算醫療條件允許，還是有一些毒蛇憑藉其超強的毒性或充沛的毒液量擁有很高的致死率。所以，你是否應該擔心蛇咬完全取決於你所在的地方和你所能獲得的醫療資源。

除了蛇以外，還有一些動物的叮咬也是事關性命的。被地紋芋螺（Conus geographus）咬傷的患者病死率高達70%，這主要是由於被刺傷後，其釋放的麻痺性毒素可以在幾分鐘內奪人性命。藍環章魚(Hapalochlaena spp.)的毒素中含有河豚毒素，也能給被攻擊者造成無法治癒的致命麻痺。可事實上絕大部分有毒動物的致死率都不到1%，比如我們常說的海洋生物、蜘蛛、蠍子或蛇（雖然1%也該讓你足夠重視、迅速尋求醫療救援！）。

不起眼的致命殺手——地紋芋螺

如果你真的對「致死率之王」心存執念，那麼你要知道，許多本身含有劇毒的動植物會使分泌毒液的動物們「相形見絀」。如果你吃了沒有去掉內臟的河豚魚（含有河豚毒素）、「神奇蘑菇」（含有蠅蕈毒素），或是僅僅吃了未能正確滅菌的罐頭食品（含有肉毒桿菌毒素），你的生存機率都幾乎為零。不過要想誤食到它們也不是件容易的事，所以即使是地球上最毒的動植物食材，人們對它們的恐懼也比不上那些會分泌毒液的殺手們。

不過要想通過病死率來測試致命性，還有一個問題無法忽視——接觸到某些毒素確實有很高的致死率，可遭遇它們的概率卻是微乎其微。普通人一生中接觸到一條10英尺的眼鏡王蛇或是地紋芋螺的機率非常低，更別提中毒了。如果將這些罕見的、靠毒性「取勝」的動物評選為「最致命動物」，那就好像是在玩輪盤賭時把所有的錢全押在一個數字上。一旦球停在了你押的數字上就意味著「大贏」，但是發生的概率可比隨機選12個數字或是選一列下注的賭贏概率低多了。

數字遊戲

從統計學的角度看，評選「地球上最致命的有毒動物」應該基於每年致死的人數，因為被它們殺死的概率是最高的。比如說，某種動物A每年在全球殺死10人，而動物B每年殺死1千萬人，那麼普通人被後者殺死的概率會更高。

我們可以按照國家或地區再對其進行細分，畢竟我們不用對一個見不到面的動物而擔心害怕。這樣一來，美國、澳大利亞和歐洲等地的居民就沒有必要太過擔心被毒蛇攻擊，因為在這些地方每年僅有幾人因蛇毒而死。相比而言，蜜蜂、螞蟻和黃蜂則更具致命性，它們分泌的毒素會使人體產生過敏反應，從而導致每年數十人喪命。除了南極洲以外，各大洲都存在著一個更致命的殺手——蚊子，每年因被它叮咬而死亡的人數比其他任何動物都多。

圖中是一隻母的致乏庫蚊（Culex quinquefasciatus），正是這種蚊子傳播了西尼羅病毒

如果僅以致死人數而論，根據致死病原體的追蹤調查，每年有75萬到100萬人死於蚊子叮咬（蚊子本身也能分泌毒液，而且它們的毒液蛋白能促進疾病的傳播）。瘧疾和黃熱病可謂是世界上傳播最廣的媒介傳播疾病，儘管美國對其已經進行了有效的根除，但每年仍會有幾十到上百人因蚊子傳播的其他疾病而死亡，比如西尼羅病毒。這使得美國每年因蚊子而死亡的人數超過蜘蛛、蛇、蠍子、蜜蜂和黃蜂致死人數的總和。而且，即使在那些「蛇咬成患」的國家和地區，蚊子叮咬也位列其他有毒動物之前。就拿非洲來說，每年被毒蛇咬死的人數驚人，可達3萬到4萬，不過每年蚊媒導致的瘧疾能造成近40萬人死亡，而且這還只是非洲人面臨的眾多蚊媒傳染病的一種。

所以，你要問的是「致命性」究竟是什麼？

綜上，我給你如下回答：測量致命性的主要途徑有三種，而每一種的有毒物種排名都各不相同。它們有的毒性劑量大，有的使人在中毒後的存活率低，還有的就頻繁出現在我們日常生活之中。所以若你再想了解「最致命的動物或植物是什麼」的時候，不妨問問你自己，到底想問的是哪一方面。而學術上研究毒素對人體的致命作用是另一個完全不同的話題，它並不針對我們每個人的實際風險。讀完此文，你至少了解了這樣一條重要信息——要想避免被生活中最致命的有毒動物所殺，你只需要一瓶殺蟲劑。

原文連結：

http://blogs.discovermagazine.com/science-sushi/2017/04/30/measuring-deadliness-toxinology-101/#.WRFb1nqqpBe 

歡迎點擊閱讀原文購買《環球科學》6月刊及其他精彩期刊

轉載請聯繫 [e-mail]