蟾蜍毒素能殺死2萬只老鼠自己卻沒事?究竟為何社會焦點

    來源:  2020-05-01 23:38:50

  出品網易科學人欄目組

  譯者翟中超

  

蟾蜍毒素能殺死2萬只老鼠

  

金色箭毒蛙(圖/米哈·瑞斯特)

  箭毒蛙仿佛就是不祥的象征,這個體型小小的生物制造了恐怖的死亡威脅,沒有什么動物比哥倫比亞金色箭毒蛙更危險了。如此小型的毒蛙的皮膚上所帶有的毒性極強的、能夠嚴重損害神經的南美蟾毒素就能夠殺死20000只老鼠,但奇特的是毒蛙自己卻安然無恙。一組科學家已經查明了其中的原因:單一基因突變導致毒蛙對蟾毒素產生完全免疫。

  箭毒蛙的飲食就很生猛,它們吃的是能夠產生強烈毒素的昆蟲,然后把這些吃入的毒素轉到自身的皮膚上,從而抵御威脅自身的捕食者。迄今為止,在箭毒蛙的化學武器庫里最致命的毒藥就是南美蟾毒,這種生物堿毒素只在少數箭毒蛙身上發現過(奇怪的是,這種生物堿毒素還存在于少數鳥類身上)。南美蟾毒通過干擾神經細胞外膜上的特殊閥門(被稱作“通道”)來工作,而神經細胞外膜則控制著鈉離子在細胞內外的流動。當箭毒蛙攻擊獵物時,毒素會出現并附著在這些“通道”上,從而擾亂神經向肌肉纖維發送信號的能力,獵物的肌肉因而無法運動,膈膜驅動的呼吸隨之暫停,心跳也就停止了。沒有誰能從蟾毒這里討到好處!

  在河豚中發現的河豚毒素也會通過干擾鈉離子通道來終止神經元功能。河豚會通過自身鈉離子通道中的氨基酸突變來形成對自身毒素的免疫,聯想到這一點,那么金色箭毒蛙是不是也有類似的機制呢?

  

蟾蜍毒素能殺死2萬只老鼠

  

金色箭毒蛙(圖/克里斯普)

  紐約州立大學的兩位研究人員Sho-Ya Wang和Ging Kuo Wang決定對這種毒蛙展開研究。他們通過觀察毒蛙肌肉中5種不同的、自然發生的氨基酸變體,而這5種變體可能與毒蛙鈉離子通道功能及自身免疫相關。為了弄清楚這些氨基酸是否與蟾毒抗性有關,研究人員將老鼠肌肉中的氨基酸替換為毒蛙的變異氨基酸。研究人員通過復制到老鼠體內的這些突變的氨基酸來試驗老鼠是否對南美蟾毒產生抗性。果真,當老鼠的5種氨基酸被換成青蛙的時,它的肌肉就會對蟾毒產生免疫!接下來,研究人員就要確定究竟是哪一種或哪幾種突變的氨基酸起到了免疫作用,所以研究人員就挨個排除,最終他們發現了一種單一的氨基酸變體在鈉離子通道上起到了這個作用。

  這種氨基酸變體被稱為N1584T,這項發現發表在最近的《美國國家科學院院刊》(The Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

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