有些青蛙的神經系統能抵抗比嗎啡還強大200倍的毒素。牠們到底怎麼辦到的？
在南美洲的叢林裡，箭毒蛙身上所帶的毒素，其強度是嗎啡的200倍。雖然毒素是對付天敵的致命武器，但為什麼對箭毒蛙本身卻沒有影響？
根據一項新的研究發現，箭毒蛙的神經系統隨著時光演變後，才獲得了抗毒能力。這是生物演化上的絕佳例子。
德州大學奧斯汀分校生物學家，同時也是國家地理學會贊助學者的蕾貝卡．塔文（Rebecca Tarvin）說：「我一直想了解大自然中的生物是如何獲得神經毒素的，因為這類動物需要重組其神經系統，而這看起來實在不太像是動物演化時會發生的事。」
鑽研神經系統
箭毒蛙實際上沒有分泌毒素的能力，而是靠吃下蟎和螞蟻而獲得。外表的豔麗體色，是在警告任何掠食者，可別笨到來咬一口。
像蛇與蠍子這類掠食者，牠們在使用毒液捕捉獵物時，毒液必須透過創傷進入獵物的身體內才能發揮作用。掠食者的毒素並不一定要馬上殺死獵物，相對的，牠們普遍用毒素來麻痺獵物。
不過，不管是掠食者還是獵物，牠們都需要能快速發揮作用的毒素，使對象失去行動能力。因此，神經系統就成為毒液攻擊的首要目標。
事實上，動物界中許多極其可怕的毒素，就是以癱瘓神經系統為手段。有些箭毒蛙身上帶有一種類似嗎啡的化合物，稱為epibatidine，其作用機制就與乙醯膽鹼這種化合物類似，可以在神經細胞之間傳遞訊號。由於epibatidine的效率極高，因此會干擾乙醯膽鹼的作用，造成神經系統許多問題，毒性大到只需要一隻毒蛙的epibatidine，就可以殺死一頭水牛。
另外，自然界中有些毒蠑螈，身上則帶有河豚毒素（tetrodotoxin），這類毒素會把生物神經傳導時所使用的離子通道阻塞住，以截斷神經的電流訊號。
維吉尼亞大學的生物學家兼毒物專家，同時也是這篇論文的審閱者布奇．布洛迪（Butch Brodie）表示：「這就像把某個脆弱地方的電線剪斷一樣，只是用不同的工具剪斷而已。」
↑↑↑↑↑在亞馬遜雨林中發現的新種箭毒蛙。2017年1月18日，在祕魯亞馬遜雨林深處，雪莉．珍妮佛．塞拉諾．羅哈斯（Shirley Jennifer Serrano Rojas）在馬努生物保護區（Manú Biosphere Reserve）聽到一陣不熟悉的青蛙叫聲。後來沿著叫聲發現了新種箭毒蛙。
天生不怕毒
但是，箭毒蛙到底是怎麼開始使用這種毒素的？根據塔文和同事最近發表在《科學》期刊上的結果顯示，這類使用epibatidine的箭毒蛙經過DNA定序後，發現牠們乙醯膽鹼受體的形狀與正常的受體在結構上有小小的不同。
就遺傳學上來說，受體形狀的變化必須非常細微。因為乙醯膽鹼和epibatidine在受體上的結合位置是一樣的。所以，如果突變讓受體的形狀改變太多，乙醯膽鹼將無法正常與受體作用來傳遞神經訊號。
這類箭毒蛙體內的受體，在結構上做了小小修飾，使得問題順利解決：epibatidine認不出箭毒蛙的受體，但箭毒蛙本身的乙醯膽鹼卻可以，因此這種機制確保了箭毒蛙不會被自身的毒素影響。
除此之外，這個研究還發現，箭毒蛙對這種毒素的抗性至少獨立演化了三次，正好說明了這樣的突變對箭毒娃來說的確有用。
「這是罕見的大自然之美，類似這篇研究發現的例子實在很少。」國家地理探險家暨爬行動物學家和毒理學家佐爾坦．塔卡克斯（Zoltan Takacs）説。「無論是怎樣的新發現，都是我們對於演化學與神經學上的一大躍進。」
深入研究毒素
這個研究對於毒理演化方面的了解是很重要的里程碑，然而背後還有許多未解之謎。舉例來說，生物學家仍然不知道箭毒蛙從何處獲得毒素。很明顯地，毒素應該是從食物中得到的，但科學家仍未找到確切的源頭。
塔文還指出，其實箭毒蛙毒素本身就是一個大謎團。箭毒蛙身上帶有超過800種的化合物，但我們真正了解的卻不到70種。
布洛迪表示，追蹤這些毒素的源頭，並進一步了解動物如何演化成不受毒素影響，可以讓我們進一步解開這大自然之謎。「其實我們人類，對自然界的化學合成物了解實在不多，」布洛迪說：「站在人類生物安全性的觀點來說，我們對這些毒素了解愈多，愈能減輕毒素對我們的威脅。」
撰文： Michael Greshko
編譯：陳軍名
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