大家都知道,热带雨林里生活着许多有毒的青箭蛙,它们长得很漂亮,五颜六色的都有。但是,这些毒箭蛙的身体各处散布着大量毒腺,这些毒腺会分泌影响神经系统的致命毒素。那么问题来了,既然毒箭蛙的毒液那么致命,为何却毒不死它自己呢?
近日,美国德克萨斯大学的学者Tarvin在Science主刊上表达了题目为 通过替换相互作用的氨基酸使毒箭蛙对地棘蛙素产生抗性(Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance)的文章,揭示了为啥毒箭蛙分泌的毒液毒不死它自己。
有毒动物都面临着避免自己中毒的问题,毒青蛙会分泌多种防御生物碱,这些生物碱会靶向神经系统。在这些生物碱中,有一种叫地棘蛙素,它是一种烟碱乙酰胆碱受体激活剂,微量的地棘蛙素便可以对机体造成致命的伤害。
地棘蛙素与乙酰胆碱拥有同样的高度保守的生物结构,这使烟碱乙酰胆碱受体很难进化出 即排斥地棘蛙素 又亲和乙酰胆碱 的生物结构。利用电生理实验的方法检测人类和毒青蛙的烟碱乙酰胆碱受体,发现毒青蛙的烟碱乙酰胆碱受体上有一个氨基酸被替换掉了。这使得毒青蛙对地棘蛙素的毒性变得不敏感,但是也导致毒青蛙的乙酰胆碱介导的神经传递变得迟钝。
然而,毒青蛙通过进化,又一次通过氨基酸替换的方式,恢复了烟碱乙酰胆碱受体对乙酰胆碱的亲和力,不同种类的毒箭蛙通过不同的氨基酸替换方式,最后都解决了这个问题。
我们的研究结果揭示了毒青蛙如何使自己免于中毒,同时也让大家见证了一件事情:遗传突变让生物体朝着适应自身毒性的方向进化。
其实,简单的说
毒箭蛙的毒素是神经毒素,通过与乙酰胆碱受体结合来刺激乙酰胆碱受体,使动物神经系统出现异常而死亡。
而乙酰胆碱受体是生物体神经系统中必须的受体,乙酰胆碱作为配体,与乙酰胆碱受体结合,来传递神经信号。
毒箭蛙的毒素的生物结构和乙酰胆碱相似,如果乙酰胆碱受体不接纳毒素蛋白,便也不能接受乙酰胆碱,而乙酰胆碱是生物体必须的。所以毒素蛋白凭借着与乙酰胆碱相似的结构,纵横几十载。
终于有一天,毒箭蛙身体中的乙酰胆碱受体发生了突变,突变了一个氨基酸,使乙酰胆碱受体对毒箭蛙毒素和乙酰胆碱都不接纳了。这虽然使毒箭蛙可以避免自己中毒,但是也是它反应迟钝。
最后,毒箭蛙体内的乙酰胆碱受体又一次发生了突变,再突变一个氨基酸,使得乙酰胆碱受体变的亲和乙酰胆碱。
这时候,毒箭蛙就可以免疫它自己分泌的神经毒素了。
说实在的。歪果仁研究这个的实际用途是?。。。
外国人搞科研,确实有许多不实用的。但是从长远来看,这些研究也是有价值的。就像当初研究基因编辑,很多人都没有遇见到会有这么大的市场。
不如研究研究吃有毒青蛙能治神马病。似乎用处更大一点。
突然感觉这些技术用于战争比用于医药概率大,太可怕。
有趣的课题有趣的研究,反正经费花的不多兴许还有赞助者。
毒素通常有特异性,作用在不同的通道或者受体的亚型上,所以大多是与蛋白质进行靶向性结合。例如电压门控型通道就有好几个毒素结合位点。
微米这个单位有点大,一个普通细胞的直径也不过就几十个微米。一般的蛋白质,直径也就几十个纳米。
把生物正常的生化反应视为一种纳米机械组成的模拟信息过程,把毒素视为专干扰或阻碍正常的机械运行的信息。是一个有利于理解毒理学的理解角度。
青蛙的毒液,是为了应对天敌,当然不会毒死自己。
毒蛇可以毒死别人,确毒不死自己。。。
没有毒液的青蛙,
未必就是好青蛙。
并不是所有带毒动物都可以抵御自身毒素。比如人类也善于用毒,却对很多毒不能免疫。
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