毒素從食物中獲取,為什麼箭毒蛙不會中毒,還能反殺其他動物?

2021-01-08 法蘭西is培根

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽,了不起的動物植物。

箭毒蛙吃毒不中毒的原因是,它的神經系統結構跟其他動物的有點兒不一樣,毒素不會影響到箭毒蛙自身的神經傳遞功能。

箭毒蛙,熱帶雨林裡的小不點,個頭還沒有一枚硬幣大。雖然個頭小,但在森林裡卻不容忽視。箭毒蛙的色彩很鮮豔,赤橙黃藍,全是引人注目的亮色。一身色彩也是警告色,提醒其他動物切莫靠近,它身帶劇毒。

箭毒蛙的皮膚上裹了一層帶毒的黏液。南美洲的印度安人把飛鏢頭在箭毒蛙身上滾一圈,就做好了一支見血封喉的毒箭。

吃出來的毒

箭毒蛙身上的毒素不止一種,全部箭毒蛙身上的毒素加起來有800多種。這些毒素都是天然的生物鹼,生物鹼是一種鹼性有機化合物,大多數生物鹼是植物自帶的,動物吃了這些植物,也就獲得了生物鹼毒素。

箭毒蛙本身無毒,它的生物鹼毒素也是吃出來的,不過它吃的不是植物,而是其它小蟲子。箭毒蛙的食譜很廣,蜘蛛、螞蟻、瓢蟲、千足蟲都是它的美味,這些小蟲子吃到植物中的生物鹼,體內留存了毒素。箭毒蛙吃到毒蟲子,收集毒素,積攢起來,再從皮膚腺上排到體表。裹了一身毒液,就像穿了一件護身鎧甲,捕食者看到它就會繞道而走。

族群中最毒的黃金箭毒蛙,身上毒液一次能毒殺10個人,或是1萬隻老鼠。

箭毒蛙在樹葉上產卵,當小蝌蚪孵化出來後,蛙爸會背著蝌蚪找個蓄水的樹葉安放。樹上有種鳳梨科附生植物,它的葉子往內卷,裡面會積水,是蝌蚪最好的孵化地。這時蛙媽會在小水塘裡產下幾顆蛙卵給蝌蚪做口糧,蛙卵帶毒,小蝌蚪吃了以後也開始帶毒,當它變成幼蛙後就有毒液當武器了。[百家號-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]

毒發過程

箭毒蛙的毒直接攻擊神經系統。

以黃金箭毒蛙的毒素--南美蟾毒(batrachotoxin)舉例。南美蟾毒進入動物身體後,會潛入神經系統,附著在神經遞質上面。神經遞質是一種傳遞電信號的信使,它把大腦發送的信號傳達給肌肉,指揮肌肉運動。南美蟾毒附著在神經遞質上,幹擾信號傳遞,結果會引起肌肉癱瘓。毒素引發心臟肌肉癱瘓後,心臟也就停止了跳動。

百毒不侵的秘密

箭毒蛙的神經遞質在傳遞信號時,為什麼不會受到南美蟾毒的影響呢?

答案是箭毒蛙的神經遞質受體比其他動物的神經遞質受體更聰明,能辨認出毒素。當毒素潛伏在神經遞質上傳送電信號時,其他動物的神經遞質受體,會同時接收毒素和神經遞質,這時信號的傳遞就受到了毒素的幹擾。而箭毒蛙的神經遞質受體很聰明,它能夠區分出毒素和神經遞質的不同,拒絕接受毒素,只接收自己的神經遞質,這時神經信號傳遞不受幹擾,能正常工作。

打個比方,毒素和神經遞質就像兩把鑰匙,神經遞質是原裝鑰匙,毒素是偽造的鑰匙,神經遞質受體是一把鎖。其他動物身上,兩把鑰匙都能把鎖打開。而在箭毒蛙這裡,只有原裝鑰匙能開鎖。箭毒蛙改變的不是鑰匙,而是鎖,這把鎖的變化還得變得特別精妙才行,變少了不管用,偽造鑰匙還能開鎖。變多了也不行,連原裝鑰匙都打不開鎖了。

箭毒蛙神經遞質受體的結構變化,不是一次就完成的,在演化的道路上,至少變了三次。就像藥王遍嘗百草,以身試藥一樣,箭毒蛙冒著生命危險,一點點的試毒。經過一次次的基因變異,終於百毒不侵,不僅以身體扛住了毒素,還把毒素化為自己抵禦天敵的武器。

最後多說幾句,因為箭毒蛙的毒素從食物中獲得,如果吃不到毒蟲子的話,它身上的毒液會慢慢消失。把箭毒蛙當寵物飼養時,通常餵食的是無毒的蟋蟀之類的食物,所以玻璃缸裡的箭毒蛙是無毒的。

當箭毒蛙被捕獲做寵物後,它失去的不僅是自由,還有最寶貴的防身毒液。失去了毒液的箭毒蛙,剩下的只是一身鮮豔的皮囊。

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