你吃了河豚,你中毒了;蜘蛛咬了你,你也中毒了。它們都可以說是「有毒」,但有毒和有毒,是不一樣的。一個的毒是「被動技」,另一個則能主動把毒素送到對方身體裡。印象中那些有毒的蛙類應該都是前者?現在,印象該革新了。
(Lucorta92/文)
在巴西一個很偏遠的沙漠地帶,聖保羅布坦坦研究所的卡洛斯·賈裡德(Carlos Jared)試圖採集一種名叫格林寧蛙(Corythomantis greeningi)的樹蟾。
Corythomantis greeningi的頭部特寫。圖片來源:Carlos Jared/Butantan Institute
啊!突然之間,一股被刺的觸覺從卡洛斯的手上傳來——他的皮膚被他想要抓握的樹蟾刺破了。
卡洛斯被毒液侵蝕,整條手臂隨即陷入劇烈的疼痛中。在無法獲得醫療服務的境地之下,這種疼痛整整持續了五個小時之久。
也正是這樣痛苦的經歷,讓卡洛斯意識到,格林寧蛙是能夠注毒(Venomous)的。
在神秘的南美,身藏奇毒的兩棲動物並不罕見——箭毒蛙便因身上的毒素能被人們塗在箭鏃上用於捕獵而得名。
有毒的生物大致可以分為兩大類,一類是能注毒的(Venomous),比如毒蛇,它要是咬了你一口,毒液會被注入你體內使你中毒;而箭毒蛙是帶毒(Poisonous)的,它們分泌的毒素往往都只是貯存在皮下,無法主動注入敵人體內,只有你主動作死,比如咬了它一口,它才會讓你中毒(關於這兩種「有毒」的區別,可以參見這個果殼問答:想自殺,吃了兩隻蜘蛛,會怎樣?)。
儘管某些兩棲動物的毒足以致命早已不是什麼稀奇事,但因為它們缺乏主動注毒的機制,人們一直以為它們只是帶毒的動物——直到卡洛斯和格林寧蛙的那次親密接觸,科學家們對這些樹蟾的認知才發生了更新。
後來,在美國猶他州立大學的生物學教授埃蒙德·布羅德(Edmund D. Brodie, Jr.)的帶領下,卡洛斯和其他同事們又在巴西發現了樹蟾科下另一個屬中發現同樣具備「主動施毒」技能的布魯諾盔頭蛙(Aparasphenodon brunoi )——好在這一次,再沒有人經歷卡洛斯受過的傷痛。「我們還沒聽說有人遭受過布魯諾盔頭蛙的毒液攻擊,但一旦栽在它的毒液手上,後果會更加嚴重。處理這些樹蟾時,我們都加倍小心。」剛剛,在最新一期的《當代生物學》(Current Biology)上,他們將這兩種奇葩樹蟾的放毒本領公之於眾。
兩種樹蟾的形態及頭部骨刺特寫。其中,左側A、C、E三張圖為布魯諾盔頭蛙;右側B、D、F為格林寧蛙,從上到下的三排圖片依次為外形展示、頭骨(箭頭所指為枕骨區域)、吻部邊緣的放大圖片。圖片來源:研究論文
原來,這兩種樹蟾的頭部都有著完善的毒液運輸系統,它們能通過骨刺將皮下的毒液腺中的毒液送到體外——這樣的「注毒系統」,正是從被動的毒性防禦到主動進攻的分水嶺。它們的頭部扁平而粗糙,其表面由硬化的真皮緻密層和突出的骨刺邊緣構成。在被實驗人員用手抓握時,兩種樹蟾都會釋放出粘性分泌物,並扭曲頭部,試圖用骨刺攻擊研究者的手。在這一過程中,骨刺上會附著毒性粘液,穿透皮膚向外伸出。
兩種樹蟾的骨刺和毒液腺。上排兩圖為布魯諾盔頭蛙骨刺穿出時的掃描電鏡圖,星號標註的骨刺經過箭頭所指的毒腺區域後穿出體外,從而把毒液附著在骨刺上。下排兩圖標示格林寧蛙上頜附近的骨刺(星號標註)和毒腺(以「g」標註)。圖片來源:研究論文
毒液可能只拿來保命相對於一般的蛙類,它們的頭部更加靈活,能夠向兩側或垂直方向彎曲,而這樣靈活的頭部進一步促進了它們防禦的範圍。一般帶毒的蛙類充其量也只能在被捕食者捕殺之後用毒素來一場死後的復仇,但「這些樹蟾特殊的頭部結構能在它們面對捕食者時提高生存的希望。」布羅德告訴科學人。不過,「我們現在還不知道有啥東西會獵食它們。」
如果這兩種樹蟾也有天敵,那麼那些捕食者肯定不是什麼善主。研究人員發現,兩種樹蟾的毒性都相當驚人——甚至超過了蝮蛇類。格林寧蛙毒液的毒性達到了毒蛇矛頭蝮(Bothrops)2倍,而布魯諾盔頭蛙的毒液毒性則更驚人地達到了矛頭蝮毒液的25倍之多。
「我們還不清楚這些毒液具體的起效機制,但它令人遭受極端的疼痛,並且在很低的注射劑量下殺死小鼠。」布羅德說。在進行腹膜內攻毒實驗時,研究者發現布魯諾盔頭蛙頭部毒液對小鼠的半致死劑量僅為3.12微克,這意味著只需3.12微克的布魯諾盔頭蛙頭部毒液就有50%的機率殺死實驗小鼠。格林寧蛙頭部毒液則需51.94微克。儘管毒性略有不足,但格林寧蛙演化出了更大的毒液腺,其產生毒液的能力要超過布魯諾盔頭蛙。
格林寧蛙活體的特寫照片,星號標註處為骨刺。圖片來源:研究論文
有此奇毒傍身,你是否已經忍不住要想像這些樹蟾在樹林裡毒害獵物的暴虐畫面了?只可惜,儘管「這兩種樹蟾應該對自身的毒液免疫,」布羅德說,「但它們的毒液可能只用在防禦上。」
通過對兩種樹蟾的毒液的成分進行分析,研究人員從中檢測出了酪蛋白水解酶和纖維蛋白溶解酶的活性,這些酶也常見於其他注毒動物的毒液中。此外,他們還在毒液中發現了透明質酸酶活性——儘管這一酶並不具備直接的攻擊性,但是卻能夠促進毒素的擴散。
「我們會將進一步對兩種樹蟾的毒液進行分析,以其弄清它們的本質。也希望對其他的類似物種進行研究,看看它們是否有著主動釋放毒液的能力。」布羅德說。當然,為了不讓卡洛斯的悲劇重演,他們必須做好足夠防範。
(編輯:Calo)