不要讓它們的外表欺騙你：頂針般大小的、色彩鮮艷的、粘糊糊的毒蛙事實上攜帶著我們知道的一些最為劇毒的神經(jīng)毒素。在一項新的研究中，來自美國和德國的研究人員離解決一個相關(guān)的令人撓頭的問題---這些毒蛙如何阻止自己中毒？---更接近一步。這個答案可能對抵抗疼痛和上癮產(chǎn)生潛在的影響。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年9月22日的Science期刊上，論文標題為“Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance”。論文通信作者為美國德克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校博士后研究員Rebecca Tarvin博士。

圖片來自Molecular Biology and Evolution, doi:10.1093/molbev/msv350。  

這項新的研究利用一小群使用地棘蛙素（epibatidine）的毒蛙解答了這個問題。為了不被捕食者吃掉，這些毒蛙使用這種毒素（即地棘蛙素）。這種毒素結(jié)合到動物神經(jīng)系統(tǒng)的受體上，能夠?qū)е赂哐獕?、癲癇，甚至死亡。這些研究人員發(fā)現(xiàn)這些毒蛙發(fā)生的一種小的基因突變，即在組成這種受體的2500個氨基酸殘基中，僅3個發(fā)生變化，就可阻止這種毒素作用于這些毒蛙自己的受體，從而使得它們對這種毒素的致死作用產(chǎn)生抵抗力。不僅如此，而且在這些毒蛙的進化過程中，相同的變化獨立地出現(xiàn)了三次。

Tarvin說，“有毒可能對你的生存有好處---它讓你比捕食者有優(yōu)勢。那么，為什么沒有更多的動物有毒呢？我們的研究表明一個很大的限制在于有機體是否能夠經(jīng)過進化對它們自身的毒素產(chǎn)生抵抗力。我們發(fā)現(xiàn)進化已讓三組不同的毒蛙發(fā)生同樣的變化，這對我而言是比較美妙的。”

在已發(fā)現(xiàn)的上百種毒蛙物種中，它們中的每一種使用幾十種不同的神經(jīng)毒素。Tarvin是包括德克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校綜合生物學(xué)系David Cannatella教授和Harold Zakon教授在內(nèi)的一個研究團隊的一員。這個研究團隊一直在研究這些毒蛙如何進化出毒素抵抗力。

幾十年來，醫(yī)學(xué)研究人員都知道地棘蛙素也能夠作為一種強效的非成癮性止痛藥發(fā)揮作用。他們已利用這種毒蛙毒素開發(fā)出上百種化合物，包括一種在藥物開發(fā)過程中進入人體臨床試驗而且尚未因其他的副作用而被排除在外的化合物。

這項新的研究因證實某些毒蛙如何經(jīng)過進化阻斷地棘蛙素同時保持使用大腦需要的受體，這有助讓科學(xué)家們了解關(guān)于地棘蛙素的信息。這些信息最終可能被證實有助于設(shè)計藥物，如新的止痛劑或抵抗尼古丁成癮的藥物。

原標題：Science：毒蛙如何對自己的神經(jīng)毒素產(chǎn)生抵抗力？