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《有毒》:有毒动物的生化大师之路:致命毒物到救命解药的转变
铛铛铃2025-09-20【科普】381人已围观
简介
今天为你解读的这本书叫《有毒》。
这是一本关于有毒动物的书。接下来的时间里,你将了解到海里游的、地上爬的、空中飞的各种有毒动物,有你熟悉的毒水母、毒蛇、毒蜂,也有大多数人不了解的蓝圈章鱼和鸭嘴兽。它们各自是怎么施展放毒招术的,毒性又有多强,为什么有些有毒动物咬人会特别疼,今天的这本《有毒》将告诉你答案。
本书的作者克里斯蒂·威尔科克斯,是美国生物学家与科学作家。他出生在夏威夷的首府火奴鲁鲁,小时候被冲上岸的僧帽水母蛰过。僧帽水母有剧毒,蛰痛令威尔科克斯刻骨铭心,却激发了他对于有毒动物的强烈兴趣。长大后,威尔科克斯走遍全球,近距离接触过各种各样的有毒动物。在这本《有毒》中,威尔科克斯结合自身的研究经历,为我们讲述了这些有毒动物的故事。
本书出版后,被美国《史密森杂志》评为2016年年度优秀科普图书。《出版者周刊》评价本书说:“这是一次热闹的旅行,作者用通俗易懂的方式,将生化科技与生理信息联系起来。”
好,我将用三个问题为您讲解本书的主要内容。第一,地球上都有哪些有毒动物;第二,有毒动物是怎样使人中毒的;第三,对于人类来说,有毒动物有什么用。
好,我们首先来讲第一个问题,地球上都有哪些有毒动物。我们先从海洋中的有毒动物说起。海洋中有毒动物主要集中在棘皮动物、软体动物、刺胞动物这三个大类。
先说棘皮动物,“荆棘”的“棘”、“皮肤”的“皮”,海胆、海星、海参都属于这一类。海洋的有毒动物,一般都呈现出五彩斑斓的色彩,以此警告其他动物自己有毒,无毒的通常色彩不会那么艳丽。比如夏威夷常见的一些无毒海胆,像是梅氏长海胆、斜方海胆就是黑色的,作者常把它们拿在手上,给野外实习的学生讲课。而有毒的海胆通常颜色鲜艳,比如环刺棘海胆,身上有环状的花纹,比较好辨认。可是有一次在海边带学生时,作者却被环刺棘海胆蛰了,因为这只环刺棘海胆发生了变异,通体是黑色的,作者以为它没有毒,就用手碰了,结果手指上被扎进了六根毒刺。他不仅感到剧痛,还很快出现了眩晕、呼吸困难、恶心、呕吐等中毒症状。好在经过紧急处理,作者并无大碍。
颜色是否鲜艳,并不是判断海洋动物是否有毒的唯一标准。一些海洋动物可爱的外表下,也可能隐藏着剧毒。比如说蓝圈章鱼,它属于软体动物,通常只有高尔夫球那么大,身上有蓝色的圆圈,就像一件做工精美的艺术品。如果你忍不住把它捡起来欣赏,就可能被它极其微小的喙,也就是嘴巴咬了。被咬后人根本不会有什么感觉,伤口也小得几乎看不出来,但如果不及时治疗,就会很快全身麻痹而死,很可能到死都不知道自己是怎么死的。
不过,棘皮动物和软体动物,都不算是海洋中的有毒动物大户,刺胞动物,才是海洋中数量最为庞大的有毒动物群体。“刺”是刺猬的“刺”,“胞”是细胞的“胞”,可以简单理解为它们的细胞带刺儿。地球上有超过9000种刺胞动物,绝大多数都生活在海洋中,比如水母、海葵、珊瑚虫等等。虽然它们比棘皮动物、软体动物还要低等,但是几乎每种刺胞动物都有毒,而且毒性要更强。以水母为例,大多数水母都有非常强的毒性,比如前面提到的僧帽水母,她因长得像僧侣戴的帽子而得名。如果被它蛰了,轻者会感觉到剧烈疼痛,皮肤上出现红色的鞭痕,严重的可能会休克甚至死亡。最毒的水母要数澳大利亚箱型水母,他的身体形状像箱子,人被它蛰后几分钟就可能丧命。
海洋中为什么会有那么多有毒动物?作者认为,这是因为动物在漫长的进化过程中发生了变异。以海洋中的一种螺类芋螺为例,“芋”是芋头的“芋”,它因螺壳像芋头而得名。一些种类的芋螺无毒,以低等蠕虫为食,另外一些剧毒的芋螺,比如食鱼芋螺,则以毒杀捕食鱼类为生。科学家们推断,芋螺原本都没有毒性,但一些芋螺在进化中出现变异产生了毒性,因为这种变异能帮它们扩大食物来源,有利于它们生存。
有的海洋动物进化出毒性,则是出于防御的目的。我们想象,在6500万年前的白垩纪晚期,海里到处都是凶猛的鲨鱼,还有苍龙、蛇颈龙等巨大的爬行动物,一些低等弱小的海洋动物,因幸运地发生了变异,拥有了毒性,才免遭各种捕食者的捕食,代代相传,这种毒性就一直保留到了今天。
海洋动物具体是从什么时候开始进化出毒性的呢?科学家们推测,从10亿年前海洋中出现了生物起,这一过程就可能已经开始了。随着之后数亿年的生物进化,海洋动物登上陆地,也把用毒这一武器带到了陆地。
相比于海洋中的有毒动物,陆地上的有毒动物人们要更为熟悉。第一类,我们先来说说有毒的节肢动物,有毒的蜘蛛、蜂类、蚊子、蚂蚁、蝎子、蜈蚣等,都属于这一类,它们是陆地上最为庞大的有毒动物群体。和海洋中的有毒动物一样,有毒的节肢动物,也把用毒作为捕食和防御的重要武器。以蝎子为例,蝎子的毒素虽然对于大部分猎物,也就是昆虫来说是致命的,但需要一个过程,强烈的疼痛感,会快速让这些猎物丧失反抗和逃跑的能力,在毒死之前就已经入了蝎子之口。当然,如果蝎子蛰咬人,它绝不是想要把你吃掉,而完全是为了防御。剧烈的疼痛,往往是很多有毒动物进行防御的利器,趁着你在疼痛中还没缓过神来,它可能就溜之大吉了。
和蝎子一样,蜜蜂、蚂蚁等昆虫蛰咬人,一般也都属于防御性的,很疼。美国昆虫学家贾斯汀·施密特研究了78种毒虫蛰咬的疼痛度,编纂了施密特疼痛指数。其中指数最高的是南美洲亚马孙丛林中的子弹蚁,子弹蚁的尾部有一根毒刺,毒虽不知名,但人一旦被它蛰了,就好像中枪了一样,最为剧烈的疼痛会一直持续3~5小时。施密特描述这种疼痛为“纯粹、剧烈而鲜明的痛苦,就像踩着一根三寸长的钉子走在烧红的木炭上一样”。美国国家地理节目的主持人帕特·斯佩曾主动尝试被子弹蚁蛰咬,结果仅仅坚持了几分钟就语无伦次,在接下来的几个小时里都疼得说不出话来,五个小时后仍然动弹不得。不过,亚马孙丛林的土著萨特瑞·马维人,却把被子弹蚁蛰咬当作彰显勇气的行为。部落里的男性,从12岁开始就要接受子弹蚁的蛰咬,一生要进行20多次。他们把手长时间伸进装有上百只子弹蚁的手套,手肿成一根大棒,既不能喊叫,也不能流泪,一旦没忍住,就要重新再来一次。
好了,刚刚我们说的是有毒的节肢动物,它的种类多达数万种。相比而言,有毒的爬行动物虽然种类并不多,用毒却更聪明,毒蛇、毒蜥蜴等都属于这一类。以蛇类为例,能杀死人类的蛇主要分布在两个科里,分别是蝰蛇科和眼镜蛇科。蝰蛇科的蛇类都长着长长的毒牙,响尾蛇和蝮蛇都属于蝰蛇科,而眼镜蛇科的毒性要更强。除了大名鼎鼎的眼镜蛇和眼镜王蛇,著名的内陆太攀蛇、海岸太攀蛇和黑曼巴蛇也属于这一科。研究发现,这些毒蛇并不是每一次咬人都会释放毒液,他们攻击人释放毒液的概率,平均只有20%到50%。对于聪明的蛇类来说,它们咬人通常不是为了捕猎,只是为了发出警告,自然没有必要动用自己的毒液。制造毒对于蛇类并不是轻而易举的事,它们需要调动全身的能量,用数天才能完成。
而动物中最高等的哺乳动物,能放毒的就非常少了。到目前为止,科学家们仅发现了15种,这其中包括鸭嘴兽、吸血蝙蝠等等,并且它们的毒性都不算强。在这其中,鸭嘴兽是最低等的哺乳动物,其他有毒动物通常是用口中的毒牙或身上的毒刺来放毒,鸭嘴兽的毒腺长在脚跟上,像长长的黄色牙齿。被鸭嘴兽刺虽然不致命,却会像被子弹蚁蛰一样,疼痛强烈,而且更持久。一位上过战场的澳大利亚老兵,曾好心救护过一只受伤的鸭嘴兽,因此被刺伤。他描述这种疼痛要比枪伤痛苦的多,他在医院住了六天,甚至连注射通常剂量30倍的吗啡,都丝毫不能缓解疼痛。
说完了鸭嘴兽,再说更高等的,鼩鼱是蜜蜂的“蜂”的谐音字,这里应为“鼩鼱”,由于它们的行动和树懒一样迟缓,又被称为懒猴,它们毒腺的位置也很独特,位于手肘部。当鼩鼱的幼崽受到攻击时,成年鼩鼱会把毒液涂在幼崽的四周,避免被掠食者捕食。此外,它们的毒液还能杀死一些寄生虫,保护自身的健康。
纵观地球上的有毒动物,总的来说是低等动物比较多,高等动物尤其是哺乳动物比较少。动物在进化的过程中,为了捕食与防御,在变异中产生了制造毒液的功能,但在向更高等进化的过程中,制造毒液的功能也在被一些动物舍弃,主要原因是制造毒素需要大量能量。比如对于高等哺乳动物来说,保持体温、给大脑正常运转供能,以及孕育新生命等,本就已经需要大量耗能,保留制造毒液的功能只会添乱子。那当它们进化出了更新的捕食和防御技巧后,就不需要用毒了。
以上我们讲完了本书的第一个问题,地球上有哪些有毒动物。从主要分布在海洋中的棘皮动物、刺胞动物、软体动物,到主要分布在陆地上的节肢动物、爬行动物,都有大量的有毒物种。有毒是动物进化过程中捕食和防御的产物,但在高等哺乳动物中,保留这一特征的并不多。
说完了有毒动物都有哪些,下面来讲本书的第二个问题,有毒动物是怎样使人中毒的。动物毒液的成分都比较复杂,通常是多种不同毒素的混合体,比如科学家们在鸭嘴兽的毒液中,就发现了83种毒素。动物毒素通常是一些有毒的有机物,比如蛋白酶或生物碱,毒液中的多种毒素,通常共同作用让人或者动物中毒。根据作用机理不同,动物毒素可分为血毒素和神经毒素两大类。
先来说说血毒素,顾名思义,它是作用于血液系统的毒素。比如一些血毒素能延缓血液凝固的速度,有些有毒动物,比如蚊子、蚂蝗、蜱虫、蝙蝠,它们叮咬人或其他哺乳动物时,会释放血毒素,让叮咬部位的血液不那么快凝固,好吸食更多的血液。但并不是所有的血毒素效果都那么温和,南美洲亚马孙丛林中的刺客毛虫,它是南美巨蚕蛾的幼虫,能用血毒素杀人。刺客毛虫是世界上毒性最强的昆虫之一,也是破坏血液系统的大师。人或动物被它蛰咬,会出现出血综合征,主要症状包括眼、鼻黏膜出血、伤口流血不止,甚至颅内出血。这是因为刺客毛虫的毒液中含有多种血毒素,一方面,这些血毒素可以短时间内让受害者体内大量的血小板破裂,形成血液凝块,过多的血液凝块在体内周而复始的循环,最终会在某个地方卡住,堵塞血管,导致中风。另一方面,由于受害者的血小板被耗尽,其他部位一旦有微量的出血,就会流血不止。这样双管齐下,就会要了受害者的命。
血毒素在有毒动物体内广泛存在,它通过血液系统让人中毒。比如说蛇的毒液中就存在着大量的血毒素,一些血毒素也有附加的效果,比如蛇咬后的伤口会发生坏疽,也就是溃烂,这也是血毒素在发挥作用。对于一些捕食小型哺乳动物的蛇来说,坏疽相当于是帮它们预先进行消化。
不过相比于血毒素,神经毒素更厉害。比如河豚毒素就是一种神经毒素,它不仅在河豚体内存在,在一些蛇的体内也存在,它的毒性比砒霜和氰化物还强,就连砒霜的毒性都无法和它相提并论。为什么它的毒性那么强呢?因为神经毒素都可以在极短时间内麻痹受害者的神经系统。如果受害者中了河豚毒素的毒,大脑就会很快无法向肌肉发出运动的指令,如果剂量足够大,连呼吸和心脏的跳动也会被麻痹,从而丢掉性命。
神经毒素不仅会麻痹受害者,有的时候还能控制受害者的神经系统。有一种名叫扁头泥蜂的蜂类,就被称为自然界中的摄魂怪,它们主要分布于热带地区,可以精准地把僵尸毒素注射到比它们大数倍的蟑螂的脑部。这些毒素不会杀死蟑螂,却能控制蟑螂的大脑,让它分泌出大量的类多巴胺,大量的类多巴胺让蟑螂感到愉悦,不停的自我清洁,反应却会变得迟缓,变成丧失自我意识的僵尸。随后,雌性的扁头泥蜂就把卵产在蟑螂的身体里,蟑螂的身体就成了扁头泥蜂幼虫的美食,为它的成长提供营养。
说完动物毒素的种类和作用原理,我们再来说说它们的毒性。科学家们通常用LD50来表示一种物质毒性的大小,它的单位通常是毫克每千克,数值越低,毒性越强。当LD50值是个位数甚至不到一的时候,就会致命。水的LD50值大于9万,所以水基本无害,但人一次性喝掉6L以上的水,也可能危及生命。前面提到的澳大利亚箱型水母,它的毒液LD50值是0.011,而一些眼镜蛇科的毒蛇,比如海岸太攀蛇,它毒液的LD50值也低达0.013。
不过,有毒动物对人类的威胁大小,并不是简单的由它们毒液毒性的大小决定的。有一些有毒动物,比如某些海葵和蜘蛛,虽然毒液有剧毒,但它们的毒刺却很难刺破人类皮肤的角质层。还有一些剧毒的动物,比如前面提到的澳大利亚箱型水母,人们日常很难见到它们。那些日常生活中常见的有毒动物,对人们的威胁才最大,杀人最多。
在一些热带贫困地区,蛇类是杀人最多的有毒动物。比如在印度,由于当地的蛇多,再加上人们的居住环境不封闭,天热皮肤暴露在外等等原因,印度眼镜蛇、青环蛇等毒蛇每年会杀死至少上千人。在撒哈拉以南的非洲也是如此,尽管科学家们已经发明了抗蛇毒血清,但这些缺医少药的贫困地区却很难用得上。
而在美国,蜂类是杀人最多的有毒动物。蜂毒本身并不致命,但它毒液中的某些成分却极易引起过敏,所以因蜂蛰而丧命的人,通常是死于过敏性休克。
就全世界而言,杀人最多的有毒动物,你可能想不到是蚊子。蚊子的毒素是血毒,可以扩张血管,让蚊子更好的吸血,本身并不致命,但是蚊子的体内却有许多搭车客,比如疟疾、黄热病和登革热等等。人的血管被扩张后,这些疾病的病原体,能更轻而易举地进入人体血液。因为蚊子的传播,疟疾每年会带走超过60万条生命,黄热病和登革热每年分别会杀死3万人和1.2万人。另外,各种流行性脑炎、淋巴丝虫病、寨卡病毒的传播,蚊子也是罪魁祸首。
到这里我们已经知道了,有毒动物的危险性并不全由它的毒性来决定,那些生活中常见的有毒动物杀人最多。那么有毒动物可以杀死人和其他动物,自己为什么不会中毒呢?通常有两种情况,一些有毒动物,比如说一部分水母和蛇类,会利用单独的腔体储存毒液,避免毒液中的毒素伤害自身。更多的有毒动物则在长期的进化中,免疫系统产生了对付自身毒素的抗体,让自己安然无恙。比如蛇,除了用单独的腔体储存毒液之外,也留了后手,体内含有蛇毒抗体,以防毒不小心进入自己的身体。不仅仅是有毒动物,一些长期和有毒动物共存的动物,也在长期的进化中具备这一功能。比如说猫鼬就以毒蛇为食,它们就拥有蛇毒的抗体。除了猫鼬,一些蜜獾、刺猬、鹰的体内也有蛇毒的抗体。
抗体能解毒,人类正是利用这一特性发明了抗毒血清。比如科学家们通常用马来制作抗蛇毒血清,马体内本没有蛇毒的抗体,但给它们注射少量却不致命的蛇毒,它们的免疫系统就会响应产生蛇毒抗体,再加上马的体型比较大,血量比较多,适合用来制作大量的抗蛇毒血清。不同种类的蛇毒,可以让马产生不同的蛇毒抗体,用来制作不同种类的抗蛇毒血清。一些眼镜蛇科的蛇类,比如说内陆太攀蛇,在抗蛇毒血清发明前,对人的致死率几乎是百分之百,但有了抗蛇毒血清后,人及时注射血清就可以挽救生命。
以上我们讲完了本书的第二个问题,有毒动物怎样使人中毒。有毒动物的毒液里,通常含有两种类型的毒素,血毒素和神经毒素。对于人类来说,蛇类、蜂类、蚊子等生活中常见的有毒动物,对人类的威胁最大。有毒动物,比如蛇类自身不会中毒,有些动物也有抵御动物毒素的本领,利用这一原理,人们发明了抗毒血清。
接下来我们要谈的是本书的第三个问题,对于人类来说,有毒动物有什么用。首先,有毒动物是生态平衡的保障。以蚊子为例,地球上有大约2500种蚊子,在地球上已经存在了上亿年。在漫长的共同进化过程中,蚊子已经成为地球生物圈不可或缺的一部分。《自然》杂志曾经专门请科学家来探讨蚊子灭绝可能带来的影响,一些科学家就认为,蚊子对于生态系统非常重要,其幼虫孑孓,也是湿地生态系统的重要组成部分,一些鱼类、蛙类和蝙蝠靠捕食蚊子为生,而有些植物是靠蚊子授粉繁殖。如果蚊子灭绝,这些植物也会灭绝,从而引发生态系统的连锁反应。
有毒动物的第二个用处,是协助了人类的进化。以蛇为例,从人类的祖先类人猿开始,就在森林里与蛇为伴。为了应对蛇类的威胁,人类进化出了更为灵敏的视觉系统。人类十分擅长发现蛇的踪迹,不论是在杂乱的环境中,还是我们视觉的边缘地带,我们都能很敏锐地意识到蛇的存在。如果你的电脑屏幕快速闪过一条蛇的图案,即便是快的你都看不清它是蛇,也会让你产生生理性焦虑,而其他图案,比如花朵或蘑菇,就不会产生这样的效果。这是因为为了避免被蛇咬伤中蛇毒,我们的眼睛和视觉神经发生了有针对性的演化,是蛇帮助人类获得了敏锐的三维视觉和看破伪装、识别形状的能力。
有毒动物的第三个也是最重要的用处,是为人类提供了无尽的药物宝库。人类自古就使用有毒动物的毒液来治病,比如古希腊人和古代中国人都曾利用蜂毒来治疗脱发、关节炎和痛风。在古代印度,蛇毒被用来当止血剂。随着近代医学的发展,科学家们在有毒动物的身上发现了更多宝贝。比如说水母,科学家们发现,它的毒素中含有60多种生物活性化合物,这些物质可以用来治疗静脉曲张,改善人体的血液循环,降低移植手术中的排异反应。基于水母的毒素,美国开发了比伐卢定等六种抗凝剂类药物。还有许多顽固性疾病,或许也能从动物毒素身上找到突破口,比如科学家们用海葵毒素应对一些免疫性疾病,使用狼蛛毒素治疗肌肉萎缩症。有一种毒蜥蜴叫吉拉毒蜥,科学家们从它的毒液中提取了一种叫埃塞纳汀的化合物,它可以促进胰岛素的分泌,从而彻底改变糖尿病的治疗方式。动物毒素中还蕴藏着攻克癌症的希望,比如一种叫鼩鼱的有毒哺乳动物,它的毒素就被用来制作抗癌药,而蝎子毒素中含有一种肿瘤染色物质BLZ-100,可以帮助医生们鉴别出癌变组织,有利于更彻底的清除癌症病灶。还有研究发现,蜂毒中的一种成分有助于杀死HIV病毒,科学家们希望这能成为攻克艾滋病的突破口。
以上就讲完了本书的第三个问题,对于人类来说,有毒动物有什么用。有毒动物是地球生态平衡的重要组成部分,还在人类的进化中发挥过重要的作用,更重要的是,有毒动物是人类医药的宝库。
到这里《有毒》一书的主要内容就为你讲完了。我们过去总担心有毒动物对我们的威胁,而实际上,人类对有毒动物的威胁可能更大。我们以安全为名,驱逐蛇、蜘蛛和蝎子,每年有数万条响尾蛇丧生于人类之手,有时候人类是为了剥皮取肉,还有时候仅仅是为了满足某些人变态的欲望。鼩鼱作为世界上唯一一种有毒的灵长目动物,也不幸落入偷猎者之手,它们在黑市上大受欢迎,有人买回去做宠物,还有人把它当做表演的道具,或者获取它的器官。很多时候人们甚至意识不到,我们已经摧毁了它们的家园,导致这些物种从地球上彻底消失。
作者在本书的最后说:“这颗星球上的每一个物种都有自己的故事,在这些有毒动物的身上,藏着生物化学的宝库,如果我们任由它们消失,我们将失去理解我们自身理解生命的钥匙。”
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