自然界最猛的毒物是什麼【動物篇】


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說明:今天的正文是影片(你確定?瞄向下方.....),請將字幕設定調到中文(台灣)

冷回顧:自然界最猛的毒物是什麼【非動物篇】

親愛的科宅同儕們,我們要來回憶童年怪獸恐怖片的驚悚時光,《寰宇探奇》了。14795898_1380738121959871_133027428_o


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沒有任何有毒動物的毒液是存心要毒殺人類

(獵頭蟹和抱臉怪表示)開宗明義。毒液存在的目的,簡而言之是

設法吃,和防止被吃。

也就是說,毒液的首要目標是 獵物 且/或 天敵掠食者(人類對號入座)。毒液是讓沒有尖牙利爪、體型優勢或怪力的弱者,也能扭轉強與弱、快與慢的差距,一舉扳倒強者的技術活--說起來有點像北韓的核彈、或『山中老人』霍山的刺客部隊。

可見,不同毒液在野外生態裡是針對不同對象,而針對魚的毒素不見得對松鼠有用,拿幾乎一律由實驗室老鼠的犧牲所得知的 LD50 數據互相比較,並不公平。

但無論是 YouTube 或是內容農場的【十種最猛毒動物】寫作策略多半是訴諸聳動:「它們好猙獰好邪惡啊,一咬你你就死定了,因為毒液一毫克就可以......」我覺得甚無教育意義。況且,擁有最毒的毒液,絕不代表有什麼好怕的。有別的方法來寰宇搜奇,滿足人類愛想像的好奇心。

對每日一冷讀者來說,影片裡提到的所有生物,算起來有機會被他咬到的只有 水母。其它,要不生長在密林與深海,和你我人類「生態領域不重疊」,要不就棲地破碎瀕臨滅絕......人類這種改變環境配合自己需要,而非融入環境的外來物種還是可怕多了。

【你知道嗎?】一個使毒怪咖,公鴨嘴獸Ornithorhynchus anatinus)的後肢膝蓋後方有一根刺,裡頭有會導致劇痛和腫脹的毒液(很多意在防衛的毒液也是這樣,成分是立刻引起疼痛的簡單化合物,如血清素和組織胺)。雖然也能用來自衛防敵,但這根刺的常規用途居然是:繁殖季節時,公獸用來打鬥互戳,看誰能忍耐腫脹與劇痛到最後,以贏得與雌獸交配的機會。(嘿,泰(派)瑞去哪了?)

Fry2

(圖片來源: 紀錄片 Evolution of Venom - Monster Bug Wars)

本影片的顧問 Bryan Fry 博士〔上圖,說到動物毒液專家(Toxinologist)都會想像成陰森的傢伙或滿頭亂髮吧。沒料到他卻是個年輕光頭俊男~〕在公開演講中--例如這一場較科普的、另一場學術較正式的--反覆呼籲,人被蛇咬多半是處理方式不當。

例如當蛇誤入住家,人趕蛇卻不慎激怒牠,讓牠無處可躲感覺被逼急,甚至是想打死牠而被牠發揮求生本能,用盡力氣(和毒液)的一咬--當然就GG了。在野外,通常蛇會比你更早察覺到對方,個性膽小者例如雨傘節會先溜走,而眼鏡蛇等更是彬彬有禮的打從老遠就豎立起來,深怕你沒注意牠,多紳士。這時只要給它大於一公尺的轉圜空間,不要有突然挑釁的動作就不會出現人蛇兩傷的憾事。

澳洲擁有世界上最毒的蛇(和其他最毒的一堆東西),但是第一是地廣人稀(羊多)轉圜空間大,第二是民眾平時受教育較充分,知道人不擾蛇蛇不咬人、野外通行最好先打草驚蛇之類的訣竅。所以在蛇吻致死的「流行病學」上遠不是排在前面--最常死傷的地區是印度與東南亞,人口太稠密之困。

無奈我對蛇習性(實戰)一竅不通,所以幫大家收集幾個通往專業講解、動保社群與 NGO 的傳送門,包括怎麼和蛇蛇和平相處、友善請離住家的各種建議 [1][2][3][4][5]。

毫無意外,寫這期的難度飆升。這不是單純因為「有毒動物有很多很多種」而已。身為一個科宅,我得好好推敲
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怎麼找到一個主軸,串成一個故事

據說物理學家拉塞福(Ernest Rutherford, 1871~1937)曾把科學分為二種:

「或者屬於物理,或者只是在玩集郵。」

那我懂他意思了。在他老人家那時代,只有物理學成熟到可以把海量事實用一個體系貫穿起來;其他學門都還處在這也不知道那也不知道,所有新發現都好好玩、好驚奇、能幹嘛不知道,只好都趕緊記下來,這些學問通常很繁瑣無章、尤其難背。

可是物理根本偷跑嘛。就說從伽利略算起。而化學,若把它歸功於拉瓦節,和物理有逾兩百年差距。近代生物學歸給達爾文吧,再加一百年。近代醫學?再加一百年,等到巴斯德和柯霍那一代人才算誕生--暫停--嘿,達爾文,嘿,這不是找到了嗎!

致拉塞福先生:郵票一旦收集得夠得多,量變引起質變,也是能構成一整篇故事的。(例如對該國的名人、名勝、特有動植物、自然風物如數家珍。或者能由小見大,看郵政系統本身的發展史......)而演化歷史,就是一本生命的巨大集郵冊,一個說不完的故事。

演化生物學家杜不贊斯基 Dobzhansky (本身是虔誠東正教徒)給了全世界棒呆的一句

「不放在演化的大故事裡看,生物學根本研究不出什麼道理。」

(Nothing in biology makes sense, except in the light of Evolution.)

而本集影片,不愧是我看中的 SciShow(病嬌抱頭),開門見山立刻引入演化:萬物同源的概念,問了唯一有意義的問題:「毒液怎麼來,又怎麼起作用?」我們可以回答
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毒液正是具題而微的演化遊樂修羅場

要說毒液的演化就要從古老的水母說起--刺絲胞動物門的成員們,下圖左:澳洲箱型水母綱(Cubozoa)的 Chironex fleckeri 俗稱海黃蜂。下圖中:黃海葵 A. xanthogrammica。下圖右:軟珊瑚屬 A. glomeratum

刺絲胞動物門的學名是 Cnidaria,英語 C 不發音,有趣的是這名字來自另一種會螫人的東西:「蕁麻」←俗稱咬人貓、咬人狗的植物屬於這科,的希臘文。希臘文的 C 是發音的,類似[可耐大利牙]。

Cnidaria

[圖片來源:Encyclopedia of Life ]

中離來個網路上看來的簡單口訣

如果它咬你,你死惹,它是使毒的(venomous)。
如果你咬它,你死惹,它是有毒的(poisonous)。
如果你咬它,我死惹,那是巫毒術(voodoo)。 😀

也就是說英文 venom 這個字有兩個條件:動物有一種含有毒素的液體,它會設法在你身上弄出一個洞把液體注進去。若是由你自己把毒吃進去則不算。所以有些點了遠距攻擊技能,會用毒牙噴射毒液到人臉上的響尾蛇,可以既是 poisonous,又(平常捕獵時注射毒液)是 venomous。中文沒有簡潔的方法翻譯這一團混亂XD,姑且以「使毒」(襲來!)和「有毒」稱之。

【你知道嗎?】原產於新幾內亞的懶猴Nycticebus coucang)是已知唯一滿足毒液定義的靈長類動物,有趣的是,它是藉由把腋下大汗腺分泌物塗到顏面和犬齒,這分泌物中含有若干會導致嚴重過敏的蛋白質,犬齒一嚙咬就把它深深地送到肉裡。啊,好兇狠。

nematocyst

[圖源] 左噴, 右待發

但也許比不上水母的 nematocyst 凶狠。 nematocyst 就是作為整群動物命名的「刺絲胞」--再說一次,出現在水母、珊瑚、和海葵身上。

單字的結尾是 -cyst 而不是 -cyte 表示刺絲胞不是一整個細胞,而是細胞裡面的一個零件。一顆水壓加農砲--想像你把火箭頭塞在西瓜裡面,然後開始在西瓜外面一直加橡皮筋(然後開網路直播,一夕爆紅),這時西瓜裡面會累積巨大的壓力,一釋放就會一飛衝天。

在水母,這個水壓可以達到大氣壓力的七萬倍。觸發之後在 0.7 毫秒內彈出去(眨眼需要約 100 毫秒),加速度是地表重力加速度的五百四十萬倍。也就是說只有一微米大的彈頭,可以達到的極速是每秒 37 公尺(3700 萬倍/秒)。[放煙火啦]

當然,實際上重要的不是速度,而是壓力,壓力才可以突破屏障把毒液送進獵物的皮膚底下。毒液的威力影片裡講過了。但水母的捕食者,如棱皮龜和翻車魚,偏偏就是有本領不被毒液所傷

【你知道嗎?】有種長相像水母,但其實不含刺絲胞的老兄叫做櫛水母 ,被排擠分出去自己組成櫛水母動物門(Ctenophora, kteis 是希臘文梳子[櫛])最近發現櫛水母和真水母還有一個重要不同:它有肛門,不像真水母是嘴與肛門共用一口。
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所以我說,那個毒液到底從哪來?

毒液的有效成分主要是蛋白質,徵召自神經、消化、內分泌、免疫系統。由於基因突變所致,在體表附近表現出來,最後特化成毒腺(所謂腺體就是分泌細胞圍繞通向外面的管道緊緊聚集,像分泌細胞的住宅區),最後再找出一個將苦主劃開傷口送入毒液的方法,就成了一套獨一無二的使毒武功了。

這樣說還是有點問題,以水母來說,毒液很大一部分就同時是它的消化系統和免疫系統--把魚的細胞融掉、戳破掉方便食用。

戳破掉是怎麼回事?喔,繼續補充水母毒液的威猛之處:箱型水母的心臟毒液不是亂搞破壞,而是刺客風格!在動物的血液循環,之後找到心臟細胞(稱為組織特異性),紛紛往細胞膜上戳進去--然後蛋白質之間手拉手聚成一個貫穿細胞內外的大洞,於是細胞就破掉、死掉、心臟也就跟著漏電、然後亂跳與停掉了!

這個 PBS NOVA 的紀錄片Venom: Nature's Deadliest Killer,從 30 分鐘開始顯示箱型水母毒液攻擊老鼠心臟的過程。

毒液分子聚合成洞的示意圖如右圖......忽有讀者抗議:

這個科宅厚~以為讀者都是天真無知好騙的,這圖明明講的就是人類先天免疫系統中的「補體系統」當中功能跟上面講的差不多的「膜穿孔複合體(Membrane attacking complex, MAC)」,哪是什麼水母毒素。

嘿哈嘿哈嘿哈哈哈,嘩哈哈哈喝,喝嘿嘿......被發現了(你看右圖的 [圖源] 連結)。

刺絲胞動物門的這種毒素,統稱為穿孔素(perforin),其中來自於珊瑚的穿孔素與人類的 MAC 同源!水母的則與 MAC 不同源。也就是說在人類(下圖,屬 Chordata 頭索動物門)和珊瑚(Cnidaria 刺絲胞動物門,Anthozoa 珊瑚綱)久遠的共同祖先--大約依稀長得像珊瑚--還沒分家的時候,這種毒素/免疫系統成分或其雛形就已經存在了,經過七億多年一脈相承下來。

有用的東西演化不會輕易忘記,只會在眾多不同的場合 亂入 拿出來發明新的用法。

【你知道嗎?】箱型水母綱和真水母綱有一個大不同--箱型水母有結構完整的眼睛,視覺導引,可以主動往魚的方向游。別再說水母七億年以來都沒創新啦。

此外請注意,箱型水母並非一定如影片中說,都像海灘球那麼大,只有海黃蜂(Chironex fleckeri)是而已。箱型水母這個綱其中有一整群小型的水母,稱為伊魯勘吉水母,科學家對它們的研究特別不充足--其實科學家對整個水母研究都很不充足,主要原因是標本很難保存,其次是水母的幼體是自由漂流的微小水螅體(Hail hydra)不易收集--只知道體型小小的伊魯勘吉水母的毒性與海黃蜂不遑多讓。而且在海邊拍打的浪花中根本是隱形的,忍者一樣沒存在感。

一篇介紹<世界上最小最毒的弒君者>的傳送門/被水母螫咬了該怎麼處理 [簡中] 的傳送門/澳洲的海洋研究機構正準備推出一款水母出沒預報 APP,不過到截稿日為止只聞樓梯響不見 APP 下來。

動物界的「生命之樹」,從共祖分家的順序 [圖源]

喔對了,演化沒有目的性、沒有遠見、沒有一致性,如果你覺得有,那都是錯覺,快忘掉XDDD

幾億年持續帶著模糊的目標慢慢改進、被篩選的過程,我們濃縮在當代看,會有一種這些使毒動物一直目標很明確的錯覺。例如「一個毒素抑制一個神經元裡的特定分子」感覺就好針對啊。

只是細想,如果演化真的目的明確,每隻芋螺(一種吃魚的肉食水生蝸牛)幹嘛要擁有一百種毒素,每隻芋螺的一百種毒素之間還幾乎沒有重疊,超亂槍打鳥--就是一個投資組合的概念。只要有某一支股票中大獎(使用螫魚,魚麻痺了,效果十分顯著!)就夠,接著基因就會透過繁殖把它記在芋螺族群的基因庫裡面。在多變的環境挑戰當中取得一個還過的下去能傳宗接代的地位而已。與其說是適者生存,不如說是「還不錯、馬馬虎虎者生存」。演化的目的性(「適者生存」云云)是只選擇性的看記載贏家的歷史,現存生物的蒙太奇片段,帶給觀眾的幻覺。
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有超強毒液,又怎樣?強項常同時是你的弱點

中國有個賣書的脫口秀《羅輯思維》,主講人羅胖常講一個主題:「有選擇必有代價」,某歷史人物的某決策讓一個帝國強盛,同時卻也導致帝國垂暮時陷入死循環,叫天不應叫地不靈。生物演化故事一樣很買帳,成也蕭何敗也蕭何,路徑依賴換不了跑道的事太多了。

我們常看很多動物想孔想縫(台語:絞盡腦汁幹壞事)的求生技能,有時候很精巧--例如水母、芋螺、海蛇 [寡婦蜘蛛、寄生胡蜂] 的毒液是強效神經毒,魚 [昆蟲] 被咬一口就動彈不得任由宰割。彷彿一切適應良好很優秀毫無壓力。

但更多時候實情是人在江湖身不由己「進了這個局就沒得選擇,根本是不得已的呀(羅胖口吻)」。容我叨叨道來~~

說起來 蚊子 也是毒液動物,但它的毒液只是方便它吸血時血液不要塞住的「抗凝血物質」,還有令人發癢的副作用。談猛毒總是不談它,但若以「害人類喪命」來定義動物致命程度,蚊子是歷史以來,不,陸地脊椎動物存在以來的常居冠軍。

致命和毒液無關,只和它攜帶的病毒(黃熱病毒科:日本腦炎、登革熱、茲卡、屈公熱)和寄生蟲(瘧疾原蟲)有關。

有趣的是,吸血動物的唾液中含有 抗凝血劑、以及讓受害者不要痛痛的 局部麻醉劑(好體貼,比護士溫柔)這兩種毒素,不只蚊子:包括吸血蝙蝠、硬蜱、跳蚤、蝨(頭蝨、體蝨)、床蝨(與前者不同目)、水蛭、革蟎、蚋、蠓、吸血獵椿、采采蠅......應有盡有,無一例外!

這又~是例子無所不在的「趨同演化」:因為幹同一種事營生(稱為佔據相同的生態區位),就要解決類似的挑戰,久了也都找到類似的解法,而大多生物的解法必須由基因代代相傳下去,所以身體構造、甚至分子層次的毒液構造都跟著不得不變得很像。雖然偶有新奇的創新,但避免不了相同的主要策略。

順帶一提,吸血動物形成的生態裡,幾乎都有附帶的 蟲媒病毒(arbovirus)或 寄生蟲 這一角色,在昆蟲與哺乳動物之間來回跳躍。

既然講到就提一下,上圖中寫著每年殺人量 10K 的蝸牛並不是芋螺。全世界因被芋螺螫到而致死的人非常少,少得在三十年間有紀錄者只有一百多例。請注意,這一百例中有很大比例是小孩,大概是撿美麗貝殼時被螫的,阿彌陀佛。但是真‧殺人蝸牛是淡水螺,它們是一類沒毒本身也沒殺傷力的螺,但卻是各種寄生蟲的中間宿主--最致命的是血吸蟲,其次還有肝吸蟲等。

回到蚊子,如果吸血傷口切太大,被查覺到就落得一掌拍死,所以「麻醉」有優勢。血液一凝結就不能吸食,不得不再換個地方鑽個洞,被拍死的風險立刻翻倍,所以「抗血液凝集」有優勢。

bloodfly

舔著血的蝴蝶 [圖源]

那又怎樣,取得了這麼多優勢和身體深深的特化、適應之後,這些吸血昆蟲的後代卻都「回不去了」(因為基因忘了存一份還原點,也不能降級重新安裝),有一身好本領,但已經不能拿去吸花蜜或作別用途,只能繼續一條路走到黑,遇到天大的困難也得往分子生物學的牛角尖裡面鑽,直到找出出路,不然就等著滅絕。

適應得最好,跟被環境困住最深,是同一件事的正反面--是一個 Overfitting 過度配適的概念。在後浪推前浪,生態區位打開又消失變化無常的生物世界裡面,高等、成功的定義不是很靈光。我說在場的各位,在現代活下來的都是高等生物,無論是矽藻、蛞蝓、還是水滴魚,都一樣到目前為止算是贏惹。

科宅高中生物課的時候忽然想,人類的祖先從魚→兩棲→爬蟲→哺乳→靈長類→人科(hominids)這樣一路變變變,每一步過程都在適應一個全新的環境,那十九世紀歐洲那些白人(racist)科學家哪~裡還好意思說人是最高等的動物--不就是個魯蛇中的魯蛇,一直被原棲地中的競爭壓力趕出來自立門戶嗎?所謂開拓者,呃~結果是從家裏被趕出來,不得不在新的邊界領域裡求生。

我戲稱:最「成功」的生物不是反而應該一直制霸著某個生態環境區位,從不須有什麼變化嗎?

最後留個梗不寫,眾多「吸血動物」這個誤入歧途越鑽越深的開始是怎麼發生的?提示:有沒有吸血的蝴蝶。吸血動物分為 兼性專性,兼性的還可以吃吃其他東西,專性就只能吸血。誰高明?有好有壞。

換了位置一定要換腦袋,不想換腦袋就不要換位置,此外無法生存。
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如果蛇咬到自己的嘴唇,它會死掉嗎?

毒液學家 Bryan Fry 在演講中一再強調的另一點:擁有毒液是有很大代價的。不但不好玩還特別痛苦--首先,因為合成蛋白質需要很多能量,而額外合成整整幾克重的毒液,是會讓蛇、蠍子、獅子魚等動物虛脫的。所謂_盡人亡(無誤)。

這些能量若能不用最好不用,拿去投資在免疫系統、或生殖系統,對於「物種的存續」更有益。

例如有一種海蛇,自從發現改吃游不走跑不掉的魚卵一樣能飽飽的之後,很快(演化時間尺度上,例如幾萬年)就丟了毒液。而體型巨大、完全是以蠻力取勝的森蚺(boas 美洲)和蟒蛇(python 亞洲與非洲),雖然有祖先留給它的尖銳毒牙結構,但後方已經沒有毒腺,只會分泌黏液而已。當毒液完全用不到又造成能量浪費,這技能就可割可棄,而且快捷鍵招式欄放不下

況且,毒腺裡累積那麼多毒液,簡直抱著一顆毒炸彈呀。蛇(其餘毒液動物同)的體內同時也得合成大量的抗毒抗體,時時刻刻在血液中循環以補捉毒素,避免誤咬造成危害--又是一大筆能量開支,因為抗體也是複雜巨大的蛋白質。

有些蛇毒中的「組織潰爛毒素」(主要是各種消化酵素:蛋白酶、磷酯酶、結締組織蛋白酶)強大又快速生效得,即使蛇準備了抗體下場仍是重傷。可以想見若咬到人,若得不到血清治療也會產生傷可見骨的嚴重潰爛、肌肉壞死(橫紋肌溶解)釋出電解質和肌紅蛋白把腎臟給搞壞掉;心臟給搞停掉。

再來一個不解答的梗:對動物的消化腺例如胰臟來說,生產和毒素差不多威猛的消化酶是天天在做的事情,胰臟不會產生什麼抗消化酶抗體,那是它怎麼避免自己被自己消化掉的?

另一種防禦法是由演化大發神威,挑選 出對毒液有抗性的後代--就是說上古時代可能蛇咬到自己是會死的,偶爾會發生造成絕嗣的悲劇,但後來對毒液沒反應的蛇越來越多(可能蛇類部落的成年儀式是咬自己一口)。對毒液沒反應經常是因為毒液分子攻擊的目標,例如神經、或其他類細胞表面的 接受器 的構造產生突變,使毒素結合不上去之故。

但當然不是只有蛇會產生抗毒性,其 獵物(例如松鼠)和 掠食者(例如印度灰獴)也會。天擇就是「那些殺死我的,將使我幸運沒被毒死的同類的子孫更強壯」的意思。完全一樣的關係也發生在水母/海蛇/芋螺和魚,或者蜘蛛/蠍和他們捕食的昆蟲這樣一對對動物身上。獵捕者與獵物總是在進行著「我要吃你」「不行我不要讓你吃」的生存競賽,沒有一方能停下腳步,都得一直跑才能停在原地,生於憂患死於安樂也。

我偷偷告訴你喔,影片中提到的 眼鏡王蛇(King Cobra, Ophio-phagus hannah)學名直譯就是「吃蛇的漢娜」,它的獵物是蛇類,包括自己的同類。我們這就稍微理解它的毒液量為何特大了--它的食物天生對蛇毒有一定抗性嘛~所以必須以超量的毒液,把蛇血中的抗毒素抗體耗盡,「吃一劑不倒何不吃兩劑」(蠻幹流)就是這個意思,大象是激不起它的食慾的。

引進外來種毒蛇又是不同的故事了,在全新陌生的生態裡,沒有任何動物對它的毒液有抗性......噢,慘了。

蛇毒中影響血液凝集的有兩個相反策略:首先是 阻礙凝血,若配合組織毒素會造成嚴重的潰爛、出血,獵物終將虛弱而亡。另外是 促進凝血 例如把太攀蛇的毒液和抽出來的血液混合,馬上就會變成人血凍,這是蛇毒觸發了原本就存在於血漿內的凝血因子的緣故。可是奇怪,促進凝血不就有助於將蛇毒侷限在周遭組織了,沒辦法到處循環了嗎。後者策略乍看有點令人想不通,這是為什麼呢?有點沒用的提示:凝血功能也算是先天免疫反應的一環。
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毒就是藥,藥就是毒。毒不異藥。藥不異毒。

煉金術師的世界裡,銜尾蛇(Ouroboros)是一條蛇把自己的尾巴給吃了(不只是傳說,像這隻呆蛇就真的...)。聽說是象徵世界的毀滅與再生一體,無始無終、盛極必衰,道法天地的完美存在。

看來是個完美時機,介紹煉金術師醫生帕爾賽蘇斯(作者 =【珠胎】)進場。補充兩點珠胎在上述連結文中沒提到的冷:

帕爾賽蘇斯的煉金(前現代化學)醫療理論中,神祕學如占星術的成分是很重的,因為他提倡疾病是人的小宇宙(microcosm)和永恆運轉的大宇宙(macrocosm)之間出現不調和。對,他就是在車田正美、陳黎、和吳青峯很久很久以前活躍的小宇宙之父。

然後帕爾賽蘇斯是個藝名,他的本名是「菲利普斯·奧里歐勒斯·德奧弗拉斯特·博姆巴斯茨·馮·霍恩海姆」。後來被《鋼之煉金術師》作者牛媽借來玩一個歷史捏它。

他提倡水銀、硫磺和鹽的物質理論,但拋棄古典希臘希波克拉底的四體液平衡說,結果是激起壯志有為的藥劑師(apothecary)跟隨他的腳步,對物質性質進行更徹底的研究,尋找對特定疾病有療效的礦物、酊劑等。霍恩海姆本人發現了酸腐蝕金屬會放出氣泡,等到後世才知道這氣泡的成分是氫氣。他也從君士坦丁堡帶回鴉片的酒精萃取物作為止痛麻醉劑。強調外科傷口必須保持清潔,不要塞古怪的泥土等東西,能清潔後縫合更好。他也首次主張用適當劑量的水銀可以治療梅毒--這些是少數身為一個古代人,居然做對了,沒有反倒害患者更慘的幾件事XD。

影片中的【劑量決定毒性】引言有很多個版本,簡言之帕爾賽蘇斯是在強調任何東西給太多都會中毒(人類很早就知道知道過量一氧化二氫進入肺臟的危險),但毒物給精密測量的少量【也許】也能成為藥。一脈相承下來,就是今天的順勢療法(Homeopathy)。這一派人甚至強調說,有療效的物質稀釋越多倍藥性越強,這是因為藥水能保持一種有療效的「記憶」。這筆毫不稀釋的遺毒,算到帕爾賽蘇斯頭上應該沒人反對。
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但說到動物毒,這段話又能腦補出全新的涵義。

毒是通往藥的階梯。甚至在還沒完成藥物之前,就給了我們一大堆對於身體生理系統最細微精妙的理解

這是因為前面提過的,毒液是弱小者的武器,但毒液攻擊的對象不停的演變出抗毒性,這樣無盡的你追我跑(稱為紅心皇后現象)使毒者在漫長的歷史中,屢次意外開啟了「基因重複」(gene duplication)之後一直亂槍打鳥的探索敵手體內任何「一中便倒」的可能標的。

科學家也是在做類似的事情。

蛤?有讀者問道。是什麼邪惡科學家,不去研發抗癌、神經再生、長生不老藥,卻一心想找到那些一旦壞掉,人就活不成的分子機制,這不是太驚悚了嗎。

不不不,這是對科學實際上怎麼運作的大誤解。更多時候,把東西弄壞掉是理解它怎麼作用的最簡便的方法,最好是能精確重複的弄壞,每次弄壞同一個地方都產生一致的功能故障,這就闡明了功能與結構的的配對。LOGIC!

腦科學也是這樣起步的,哲學家可以自由爭論意識是什麼數世紀都沒進展,但一場殘酷戰爭可以製造例如一百個子彈傷到腦的士兵,若當中找到同樣部位損傷、產生一樣功能殘疾的一組人,例如傷到枕葉損害了視覺中樞、傷到顳葉與前額葉交界損害了語言中樞,時代產生的不幸卻對人類知識意外做出貢獻。(有興趣可以從奧立佛‧薩克斯醫生的著作開始看)

甚至,如果我們知道蛇毒成分 X 會專一的將細胞成分 x 破壞,成分 Y 破壞 y。而 x, y 缺失所造成之病變有關聯。我們甚至可以推理出 x 和 y 在正常功能時的關係,這就像給一個黑箱邏輯閘,藉由輸入不同的正常: 1 和 故障: 0 去猜它是 NOT, AND, OR, XOR 閘......(LOGIC!)。

毒液對於分子的專一性--就像【鎖與鑰匙】的關係--給了科學家操縱奈米分子的一把尖銳手術刀。下圖是人類凝血因子互動的網絡,不只你我,連醫生都表示偶滴媽這也太複雜。但科學家的確是很早就參透了這十幾種蛋白質大致是怎麼互動的--當然不是因為他們有縮小燈,早年的電子顯微鏡也無法處理活體細胞,所以也不可能是實地、實時看到分子間的互動--全都是因為各式各樣的蛇毒,加上一大堆精巧的實驗設計與嚴密邏輯。

蛇毒在台灣的醫學學術史上佔有重要的一席之地,主角是杜聰明博士、李鎮源、張傳炯、歐陽兆和院士、黃德富教授等人與其徒子徒孫。被研究的蛇則是眼鏡蛇科,毒液中含有強效神經毒素 α-銀環蛇毒素的雨傘節(銀環蛇)。

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[圖源] 原圖包含蛇毒給人類帶來突破的兩大領域:凝血和神經突觸。我看已經太複雜了,砍一半,總之神經突觸的細部運作也很複雜,多虧了蛇與其他生物的毒素才終於闡明。

我忽然想起有另一群人的工作也是這樣進行的:「無所不用其極」競速通關者("any percent" speedrunner)。這是群又像玩家又像駭客的人,利用電子遊戲中所有可能的機制與漏洞(glitch)以達成最快通關的目標。這些人把經典遊戲如超級瑪利歐、薩爾達傳說玩到爛熟,到達看山不是山的層次。一般看來是漏洞的地方,他們卻用來理解背後的遊戲機制(緩衝區溢位寫入攻擊等等),並加以善用/剝削(exploit)。

在毒液的故事裡,把遊戲玩到爛熟,幾乎要厭世的是世間的動物。大量的漏洞都被它們之中某些意外發現,久了懂得精準的加以利用。但從漏洞中讀出系統背後的遊戲機制,甚至用理論進一步預測可能能轉而用於治療的潛能的超能駭客,則非人類莫屬了。

【你知道嗎?】人類已經受惠於動物毒液研究三十餘年了。市面上已經由美國食藥署 FDA 核可的,出自於動物毒液的常用藥物,目前有這幾種:血壓藥 Captopril,出自南美毒蛇,1981 年上市。糖尿病藥物 Exenatide,出自北美西拉毒蜥。冠狀動脈阻塞預防性抗凝血藥 Eptifibatide,出自北美毒蛇。另一種抗凝血藥 Tirofiban 出自印度毒蛇。對抗慢性疼痛的非鴉片類止痛藥 Ziconotide,出自 ω-芋螺毒素(芋螺毒素種類多到得用到最後一個希臘字母來標記呢)。

人類縱使再天才,遇到生命自身這麼複雜的系統還是非得用笨方法一個一個嘗試不可。不過動物非常好心的已經在幾億幾千萬年中,消耗幾億兆條命幫我們先試過好多好多組合了。使我們可以拾人牙慧、密碼接關。地球上每一種生態區位,每一對獵手與獵物的演化對峙,就是一種產毒的挑戰,嘗試出的幾百種毒素成分中,也許就有若干種可能的藥。但隨著人類開發,棲地消失與破碎化,氣候變遷帶來的乾旱和洪水,一旦沒了生態,後續的可能性與億萬年生命歷史的遺產就通通沒了。

Bryan Fry 博士曾估計,目前蛇毒已經研究清楚的成分已有兩千種,每一百種毒之中約有一種有藥物潛力者。他也表示,也許說服人類大肆開發前三思而行的最好策略,不是強調自然有多美好多心曠神怡--會去把熱帶雨林燒掉種西谷米椰子或棕梠油的傢伙,本身就是對自然之美這套無動於衷的人--而是提醒他們,今天燒掉的可能是某種樹蛙身上分泌的,研發後價值上千億美元的瘦身藥物。明天可能殺死某種對於反轉錄病毒天生有抵抗力的猴子......等等。

說之以情不如動之以利,在洪水來臨之前。
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科宅的科宅病沒藥醫,只好繼續攝取思想讀(毒)物看能不能充當藥

《侏儸紀公園》是本人的誤入歧途入口,之後就過度分化回不去了。與其說它是本關於恐龍的小說,不如說主題是演化論。「生命,呃,會找到出路~」。輕舟出版社的上下兩集經典中譯本早已絕版,大家買不到的,下一代科宅也可能因此陷入絕種的危機。

芋螺毒素其實在電影第二集出場了一下,被形容為「世界上最快生效的毒素,因為比神經傳導速度還要快,理論上獵物在感覺到之前就死了。」「有解藥嗎?」「就算有你也來不及打啦。槍口不要對準自己。」多酷啊,有沒有感覺哪裡被開啟了XD。

由於恐龍曾經稱霸地球共一億七千萬年那麼久,今天地球可能有的各種體位生態區位,中生代時恐龍應該都經驗、挑戰過,可以推測幾乎一定曾經有過使用毒液的恐龍。但這不重要,因為躲過滅絕存活下來的鳥很可能沒有遺傳到QQ。哦對,《侏儸紀公園》電影第一集,會噴黑毒汁的恐龍是虛構的。

【你知道嗎?】現存鳥類沒有使用毒液的(沒牙齒之故?),但新幾內亞有一種全身含有毒素的鳥類。有趣的是這種鳥的毒素同樣是吃叢林裡的小昆蟲累積來的,有些成分和亞馬遜箭毒蛙的一模一樣。所以古代傳說中的鴆鳥傳說有可能是基於事實!

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植物有毒生物鹼(alkaloids),可以說是「植物的毒液」,因為存在目的一模一樣:防止昆蟲與動物吃了它,以及細菌與真菌入侵它。話說恐龍若像電影一樣毫無準備就從中生代穿越來現代,應該會過得很淒慘,吃什麼都拉肚子最後一命嗚呼(其實電影有演,就是那隻生病的三角龍)。這是因為生物鹼的大量出現是在蕨類與種子植物分家之後,由種子植物獨佔,蕨類不常見。而種子植物最多的成員,就是在侏儸紀中期之後出現,因為成功和會飛的昆蟲聯手,迅速就稱霸地球陸地的開花植物。開花植物和草食動物在那之後又歷經了漫長的「我要吃你」「不行我不要讓你吃」戲碼,足以寫另一篇故事了,但簡言之就是植物出現了很多新風味

--我們吃了不覺得不適,只覺得味道好新奇的各式植物次級代謝物,主要有多酚類、生物鹼、皂苷、和萜類,原本的用意常常都是植物的殺蟲劑。苦杏仁等種子含氰:杏仁味;芥子、薑黃、辣椒、胡椒、花椒......的辛辣;單寧、沒食子酸的收斂感與澀味;除蟲菊、薄荷、和讓貓發ㄎㄧㄤ的貓薄荷的有效成分荊芥內酯真正的用意是驅蟲劑,使包括蚜蟲、螞蟻、蜘蛛、和蟑螂敬而遠之。針葉樹如松杉柏的樹皮、樹脂、揮發到空氣中的芬多精,用意也是防止細菌、真菌、與昆蟲的侵襲,例如樟腦、紫杉醇。

昆蟲,尤其是毛毛蟲時吃掉大量植物的蛾與蝶,研發出抗毒性之後,不僅能飽餐那種植物,甚至還把植物的生物鹼累積起來,作為雖然警戒色明目張膽,鳥卻仍然不敢吃它的本錢。

讓人類發ㄎㄧㄤ的植物:罌粟、大麻、咖啡因、尼古丁、啤酒花和死藤水,大多是植物的生化武器。只不過人類的祖先是雜食性的猴子,很厲害,從腸道上皮到肝臟武裝了幾百套高效解毒系統,把生物鹼氧化掉、避免累積到有毒劑量,簡直生物卡巴斯基,吃毒當成吃補。但道(盜)高一尺魔高一丈,植物又發明了能讓解毒系統部分失效的成分(呋喃香豆素類),因此才會出現葡萄柚不能配藥吃否則會過量中毒的離奇事情。

而因為植物鹼幾乎都是苦的,被人體這一群解毒系統圍毆之後,有時候不小心會變成有療效的代謝中間分子--有名的例子是奎寧和青蒿素。植物要是知道自己的「不要不要,我不好吃」而造得特別苦的各種分子,到人類口中給說成是「良藥苦口」應該也會苦笑。

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[圖源] 眾印度香料,不曉得有幾種是植物的驅蟲藥

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【你知道嗎?】所有章魚都有毒液。例如說吃貝類的時候,章魚會用它嘴上堅硬的喙片把貝殼咬一個洞,再從唾液腺把這些毒液注進去,方面後續的進食,例如其中含有的麻痺成分可以讓蚌殼的閉殼肌鬆開,然後消化酶可以預先分解貝肉,方便後續吸食。(章魚和蜘蛛的意外相似點 +1)

有趣的是,著名的毒液章魚:藍環章魚Hapalochlaena spp.)的麻痺毒素就是著名的河豚毒素,因為它們和河豚一樣體內(唾液腺;內臟)有親緣相近的細菌共生著,由細菌產生毒素再由這些動物累積起來使用。科學家其實蠻困惑藍環章魚的河豚毒素囤積著是要對付什麼,因為效果對他們的獵物和天敵都還蠻差的(沒有對毒素敏感的鈉離子通道)。在海地巫毒術中有名的傳說是,含有河豚毒素的魔藥能讓人喪失神志,聽從施術者的一切指令而長時間工作,還以為自己已經死掉了--這就是殭屍(Zombie)一詞的由來。

蜘蛛的毒液很強沒錯,尤其是寡婦蜘蛛,神經毒素生效又快又猛,讓後者立即倒地震顫。但蜘蛛全都是獨行俠,零社會互動,所以 1990 年上映的經典怪獸恐怖片《小魔星》(Arachnophobia, 直譯為蜘蛛恐懼症)當中,集體出沒、有巢穴、有單一皇后,跟螞蟻蜜蜂有 87% 像的某南美毒蜘蛛,當然是虛構的啦

11/21/2016 按:此段有誤。哪有吃芝麻不掉燒餅的呢。社會性的蜘蛛雖然是少數,但是它們的確存在。[1][2] 在電影《小魔星》和《蜘蛛人》中現身的蜘蛛是「澳洲社會性高腳蛛 」(Delena cancerides),它們真的是群居的--共築巢穴、共同照顧後代與共同獵食,但並沒有蜘蛛皇后這種東西--幸好它們的毒液對人類無害。

蜜蜂的毒液來自他們有可怕習性的祖先,所謂可怕習性就是今天還非常多樣化、大顯神通的寄生蜂。毒刺原本是產卵道,各種寄生蜂就是找到他們各自特異的宿主昆蟲,把它們麻醉了然後在體內產卵,於是幼蟲就會在昆蟲體內長大,由裡面開始把身體吃掉,最後破體而出。

寄生蟲常常需要躲避宿主的免疫系統,有的甚至索性分泌能抑制免疫系統的物質,因此又是一類寶庫。現今廣泛使用的免疫抑制劑:環孢素(Cyclosporines),是 1969 年挪威製藥公司的科學家,從挪威土壤樣本中的真菌——多孔木黴(Tolypocladium inflatum)中首次分離出來的。1996年,真菌研究者 Kathie T. Hodge 發現其實多孔木黴根本是一種【冬蟲夏草】真菌。

我忽然有點理解電影《異形》裡,萬惡的 Weyland-Yutani 公司用盡手段都想把異形弄到手研究時,心裡的想法了:「你的怪物是我的寶」啊。
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科宅日冷人,寫到這裡完全感覺到毒液射盡的虛脫感。本篇文章一共 11829 字,字幕部分共 3489 字。折磨大家的眼睛真抱歉,我們下次見。

等等等......這個未解之謎一定要放,關於我們在 自然界最猛的毒物是什麼【非動物篇】中奉為毒王的肉毒桿菌(Clostridium botulinum)毒素 BOTOX--C 桿菌它幹嘛要生產針對動物神經系統的最強麻痺劑,持續是一個謎唷。宿主窒息死了既不能保證細菌受惠,也不像是針對獵物或天敵的毒素。如果有人知道答案請跟本科宅聯絡。

 


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十一月 3rd, 2016 by