好神奇! 为什么箭毒蛙不会毒死自己?

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2018-05-10

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  我们很难说,在这个上哪种动物是最毒的,但是毫无疑问,原产于哥伦比亚的拥有金色皮肤的毒青蛙(又称金色箭青蛙)属于其中之一。

不过它们的毒素为什么对自己没有伤害呢  这种箭青蛙,皮肤呈金黄色,看起来甚是可爱,但在它们皮肤腺体中存在一种生物碱毒素箭青蛙毒素。

  这些毒素的含量,平均足以杀死十个人。 如果毒素进入你的血液,你很可能活不过十分钟。

  目前还没有发现任何解药,而已知的能抵抗这种箭青蛙毒素只有一种蛇。

  不过,箭青蛙自身体内不会合成这种毒素。

当我们人工圈养这些箭青蛙,而不是任其在自然环境中繁殖时,它们完全是无害的。 这就让我们想到,箭青蛙像有毒的河豚一样,它们体内的毒素来自于食物。   那么,为什么它们自身不因此而毒死呢为了解决这个问题,纽约州立大学(SUNY)的相关研究人员以小白鼠为实验对象展开了研究。

  研究人员发现,箭青蛙毒素可以打开神经细胞上的钠离子通道,并且这个过程是不可逆的,因此可以永久性地阻断神经信号向肌肉细胞传递,从而导致肌肉持续紧张不能放松,而心脏更容易受之影响,最终导致中毒者心脏衰竭而死亡。   河豚毒素其实也是通过影响钠离子通道的正常工作而致毒,但是其机制又跟箭青蛙毒素的略有不同。

  对于河豚自身而言,它们的钠离子通道由于单一的氨基酸突变而发生变化,导致河豚毒素无法正常识别钠离子通道,这样河豚毒素对河豚自身就没有任何伤害。   研究人员Sho-YaWang和GingKuo已经找到这种让青蛙幸免于毒的突变氨基酸。

  首先,他们在金色箭青蛙肌肉中找到了五种天然氨基酸替代品,并在小白鼠的肌肉中进行了测试。

当小白鼠的这五种氨基酸被替换成箭青蛙的突变氨基酸之后,小白鼠的肌肉也完全能够抵抗箭青蛙毒素。

  为了弄清楚到底是哪一种氨基酸突变起作用,研究人员的下一步工作对这五种氨基酸逐一替代和排除。 最后发现,除了N1584T这个替代品,其他的都不能保持对箭青蛙毒素的抵抗性,而在这个突变中,氨基酸天冬酰胺被替换成苏氨酸。   纽约州立大学研究团队的结果表明,像河豚一样,箭青蛙对自身毒素的抗性主要来自于单一的基因突变。   而在这之前,由哈佛大学研究团队进行的一项研究表明,箭青蛙对自身毒素的抵抗性源于多种因素。   尽管箭青蛙毒素之谜显得更清晰,但这并不意味着我们可以找到解药,对于河豚毒素,目前也还没有已知的解药。 这项研究的目的是找到这种基因突变,让那些因自身毒素而濒临灭绝的青蛙存活下来。

  该研究结论部分写道:金色箭青蛙肌肉的钠离子通道上存在有效的替代,导致箭青蛙毒素几乎无法发挥正常作用,箭青蛙这才有了毒素自动抵抗性。 我们的实验研究结果对这个结论提供了有力的支撑。   如果这种突变逆向发生,那么青蛙对毒素是否还有一定程度的抵抗性正如我们猜想,箭青蛙的这种对毒素的自动抵抗性并不是与身俱来的,而是随着进化逐渐增加的。 当然,这值得我们进一步研究。   这项研究发表在《美国科学院院刊》上。

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