「一口能毒殺25萬隻老鼠的毒蛇」?!它咋不上天啊!
(Amelia/編譯)在哥斯大黎加美麗的科爾科瓦多國家公園,我的沉思被導遊突然戳在我胸前的一記胳膊肘打斷了。「停!」他指著正在沙地里扭來扭去的一團東西叫道,「海蛇!」
這是一條黃色腹部的海蛇,它似乎正因為離開了熟悉的棲身場所而痛苦著。看到它的瞬間,我在童年時代學到的一條小知識浮現在了腦海中。「海蛇,」年幼版本的我提醒自己道,「是所有蛇中最危險的。你要小心。」
作者見到的黃肚皮海蛇可能就是它:長吻海蛇(Pelamis platura)。圖片來源:Mark Conlin/Alamy Stock Photo
確實如此,許多海蛇(以及許多陸地上的蛇)都有著讓人難以置信的毒性。比如說,太攀蛇咬一口所包含的毒液就足以殺死二十五萬隻老鼠。而且,蛇類並非是唯一一種掌握此等能力的動物。大理石芋螺的一滴毒液就能殺死20個人類,箱形水母的一刺便能使人心臟驟停,緊隨其後的死亡僅僅是幾分鐘的事。
那麼問題來了:如果只會在1V1中用到,為什麼還要掌握足以撂倒一群人的武器呢?特別是在根本沒有捕獵人類大小的獵物的打算的情況下?這個問題和著名的幽靈蛛迷思很相像:傳說它們有著人類已知最毒的毒液,但卻是白搭,因為它們沒辦法注射毒液。(這倒確實是迷思。它們還談不上最毒,牙雖然短但理論上也足夠刺穿人類皮膚。)最毒的毒液在演化上似乎毫無意義。
幽靈蛛(Pholcidae)的外表容易和無毒的盲蛛混淆,但人家確實是有毒的。圖片來源:Wikipedia
一種動物擁有毒性武器的理由非常簡單。在搏鬥中,毒液是一種在征服獵物的同時自己不冒風險的工具。並且,它也是一種有效的防禦策略。但奇怪的地方在於,自然界中的毒性級別有點太過頭了。為什麼一條蛇擁有一口解決幾十萬隻老鼠的能力?
當你考慮到毒液的成本有多高昂時,這一點顯得尤其怪異。
一口毒死20人的成本效益分析毒液通常是包含各種蛋白質基毒素的混合物,這些毒素在給內臟器官搞破壞時常常發揮協同作用。一種蛇的血毒素可能含有一種阻礙血液凝固的成分,以及另一種瓦解血管壁的成分。可想而知,後果十分嚴重。蛋白質的合成需要大量的能量投入,這對動物來說是巨大的代價,但並沒有阻止含有上千種肽鏈和蛋白質的毒液演化產生。
某種程度上,注毒動物(譯者註:注毒Venomous指的是帶有傳送機制的有毒,即它咬你你會中毒,要和有毒Poisonous,也就是你咬它你才會中毒的動物區分開來。具體可見:它們到底是有毒呢,還是有毒呢?)也確實考慮了這些代價。雖然很難直接證明,但蛇類似乎會根據獵物的大小而選擇不同的毒液注入量,以免浪費毒液。此外,一項以蝮蛇為對象的實驗顯示,在射出毒液之後,蛇身體的新陳代謝活動量會提高11%,這表明體力消耗與毒液生產之間是有聯繫的。
儘管如此,自然選擇的經典觀點認為,除非絕對必要,否則代價如此高昂的特徵一定會被拋棄。這確實在一些物種身上發生過:大理石海蛇的食譜變成了蛋,結果也失去了產生毒液的能力。但事實是,許多動物的毒牙、倒刺和脊椎中仍然保留著代價高昂的化學物質雞尾酒,而且似乎比它們實際需要的強度大得多。這又是為何?
一種傳統觀點認為,這種加強的毒性是演化為了補償其他方面的缺陷而產生的。正如許多沙漠居民會告訴你的那樣,遇到蠍子時,需要留心的並不是看著駭人的大個子,而是更小隻的品種——比如被認為是全世界最危險的蠍子的以色列金蠍。
以色列金蠍(Leiurus quinquestriatus)的個子雖不大,平均身長只有六厘米左右,但毒性足以致人死地。圖片來源:smosh.com
「箱形水母是另一個好例子。」耶路撒冷希伯來大學的研究員耶胡·莫蘭(Yehu Moran)說。他最近剛和同事卡提克·蘇那嘎(Kartik Sunagar)一起開展了一項研究,分析在注毒動物的世系中,自然選擇是如何作用於毒素的。 「它們非常脆弱,在試圖進食時,肌肉發達程度和魚差不多的獵物就能讓它們從內部斷成兩截。因此,毒液必須100%有效,而且迅速致命。」如果捕食者自己體型小、體力弱、或者行動遲緩,毒液就是至關重要的:迅速讓獵物失去反抗能力、阻止它們逃走或掙扎。在這些情況下,不難看出為什麼高毒性的毒液受到了演化的青睞。
經濟性也是一個重要原因。內陸太攀蛇棲息在澳大利亞乾旱的中心地帶,在那裡,毒液能否帶來確定而致命的一擊性命攸關。在沙漠里,每頓飯都很要緊,所以太攀蛇決不允許任何一隻獵物逃走。
為什麼對你那麼毒?
因為它想毒死的
並不是你
儘管如此,一口就殺掉二十五萬隻老鼠似乎還是顯得有點沒必要。究其原因,英國班戈大學的蛇類毒液專家沃爾夫岡·伍斯特(Wolfgang Wuster)給出了一個簡單的回答:「這是因為它們吃的不是小白鼠。毒液對小白鼠的致命程度和這些蛇在野外的行為根本毫無關係。」
雖然以老鼠作為實驗對象的LD50測試(50%致命劑量——殺死半數被測樣本所需的劑量數)是評價毒液毒性的主要方式,但這種方法是有缺陷的。「小白鼠模型使我們得以得到標準化數據,」 羅伯特·哈里森(Robert Harrison)說,他是英國利物浦熱帶醫學學院阿里斯泰爾里德毒液研究組的主任。「但哺乳動物並不一定是注毒動物偏好的的食物,所以對哺乳動物的毒性僅僅是一個標準公制,和對兩棲動物、節肢動物或鳥類的毒性大概沒什麼關係。」
(箭毒蛙「1克毒可致15000人死亡」是真的嗎?這也能養!?)
大多數注毒動物的目標獵物都是一個特定的且範圍狹小的物種群,而就是這些物種塑造著毒液的演化。其結果就是一場協同演化的軍備競爭。獵物們演化出了對毒液的抗性,但等待著它們的只有更加強悍的毒液。
一隻箱型水母(Carukia barnesi)正在消化愛吃的魚類。圖片來源:Jurgen Freund/naturepl.com
驚訝於有多少只老鼠會因毒蛇的一口毒液而斃命,就和驚訝於獵豹能多麼輕鬆地跑過烏龜一樣沒有意義。——因為獵豹根本就不是演化出來捕獵烏龜的,因此,烏龜也從沒有演化出從獵豹手中逃命的能力。「世上並不存在絕對的毒性,」伍斯特說,「如果你想要知道某樣東西有多毒,我要問的第一個問題就是:『你想要用它來殺死什麼?」當然,在老鼠身上做的毒性試驗並非一無是處。「這類實驗的目的就是檢驗蛇毒在哺乳動物——也就是對我們人類——身上的毒性,以此為抗蛇毒血清的研製提供信息。」哈里森解釋道。
但並非所有的哺乳動物都對毒液易感。狐獴、地松鼠甚至是刺蝟都能從某些種類蛇的毒液下完身而退,而這些毒液卻能夠輕易地殺死人類。
「在以色列,有一些種的老鼠體重只有20克,卻能從鋸鱗蝰的毒牙下倖存,但這些毒液能讓你我七竅流血、躺進重症監護室。」伍斯特補充道,「我敢打賭,在澳大利亞肯定有過這樣一位堅強的老鼠媽媽能扛過太攀蛇的毒液攻擊。」作為毒蛇食譜中的主要成員之一,這隻超級老鼠可能就此演化出了對蛇毒的抵抗力。但矛盾之處在於,有些動物對毒素極為脆弱,恰恰因為它們是注毒動物的特別捕獵目標。
一口就能毒死25萬隻老鼠的太攀蛇(Oxyuranus microlepidotus)。 圖片來源:Norimages/Alamy Stock Photo
例如,鋸鱗蝰主要以蠍子為食,它們有著對蠍子而言非常劇烈的毒素。在珊瑚蛇身上也觀察到過類似的現象,它們擁有對偏好的獵物——無論是魚類、嚙齒類還是其他蛇類動物——更加致命的針對性毒性。
在上述例子中,原因可能是這些獵物並沒有從毒液下倖存的演化壓力。這是因為在它們的棲息地中,毒蛇相對而言並不常見。如果它們同時面臨來自不同捕食者的攻擊,而毒蛇僅占很小的份額,那麼,逼迫它們演化出針對特定捕食者的防衛手段的壓力就會減少——這樣的手段很可能需要以高額的能量支出為代價。
多重毒素的產生也是毒液演化歷程的一部分——至少在開始時是這樣。毒液中包含得毒素越多,獵物就越難對所有毒素都產生免疫。因此,複雜的毒液可能更受自然選擇的青睞。蘇那嘎和莫蘭在最近的論文中發現,這一現象的確發生在了從演化尺度上講較晚才產生注毒能力的動物種群中——例如毒蛇和芋螺。另一些注毒動物,例如水母、蜘蛛和蜈蚣,在有毒的道路上歷史更悠久,能產生的毒素類型卻更加稀少。它們似乎已經經歷了演化的第二個階段,在那期間,否定選擇或曰「凈化」選擇除掉了毒液中的大部分成分,而將精力聚焦在了保留一小部分高效毒素上。
你猜我有幾種毒?(推特上奇怪的風氣:給寵物蛇戴帽子。)運氣不好也是原因之一
幸運的是,並沒有哪個注毒物種是專門為了捕獵人類而演化的,然而,人類不幸遭遇毒蛇、水母、蠍子或其他注毒生物而致死的案例數以千計。「靈長類似乎就是不太有演化出對毒性的抵抗力的傾向,」伍斯特解釋道。所以,很有可能的是,如果某種注毒生物能演化出足以撂倒擁有高抵抗力的目標物種的高強度毒性,那麼幹掉一個人也綽綽有餘。
運氣不好也是原因之一。被悉尼漏斗網蜘蛛咬上一口對人類而言是極為危險的,但嚙齒類動物相對而言並不太受這種毒液的影響。由於這種蜘蛛既不是演化出來吃嚙齒類動物、也不是來吃人的,那麼,這大概單純就是因為我們的細胞中恰好不幸擁有它們神經毒素的受體了。
悉尼漏斗網蛛(Atrax robustus
悉尼漏斗網蛛(Atrax robustus) 對人類如此致命,似乎就純屬我們運氣不佳。圖片來源: Nature Production/naturepl.com
推薦閱讀:
※無毒蛇遇到最毒的銀環蛇,只能被吞食!
※毒蛇的毒性劑量大小和什麼有關?
※毒蛇咬傷效方
※響尾蛇奇毒無比,足以將被咬噬的人置於死地,但它遇到無毒的森林王蛇卻沒有還手之力。
※被毒蛇咬傷是一種什麼樣的體驗?