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毒液起源故事详解:毒液进化之路毒素如食品调料

时间:2024-01-13 03:09:18/人气:224 ℃

蛇、蜘蛛、恐高、密闭空间”是成年人最害怕的四种东西。人类对蛇的恐惧早就刻画在基因里,就连半岁的婴儿看到蛇的图片都会畏惧退缩。

每年,世界上有 8万~13.8万人被毒蛇咬伤致死,导致截肢和残疾的人数是这个数字的3倍

眼镜蛇、响尾蛇、五步蛇、金银环、竹叶青、黑曼巴、太攀蛇,单凭这些赫赫有名的毒蛇,就能占据陆地毒物中的半壁江山。

没有手没有脚,不会飞不会跑,只会蹭着地面爬行。嘴里长着几颗稀疏的牙齿,连咀嚼、撕咬都做不到,不得不生吞食物。这样一种缺失很多功能的动物,只用几滴毒液,成功登上人类恐惧榜的至高王位,一条绳子成为许多人深夜里最可怕的梦魇。

让人瑟瑟发抖的蛇毒,里面有多种毒素,但是毒素的成分并不稀奇,是生物自己就能生产的蛋白质。蛇族把组成蛋白质的基础分子稍微调整一下,给它们折叠成不同的结构,就能做成五花八门的有毒液体。然后注入动物的身体,收割他们的性命。

蛇毒为什么能杀人?

世界上一共有3400种蛇,其中700种有毒。每种蛇毒液里的毒素跟其他亲戚都有所不同,即使是同类毒蛇中,因为生活地域不同,吃的食物不同,毒液配方也会有差别。

按照投毒效果分类,蛇毒可以分为2种类型。一是攻击神经系统,二是攻击血液系统。

1、神经毒素

金环蛇、银环蛇和珊瑚蛇的毒液,主要成分是神经毒素,攻击神经系统。被它咬中后,你的疼痛感不强。皮肤上的伤口不红不肿,流血也少。毒液不会破坏你的血液循环,它直接进入神经系统,占领神经信号的传输通道。大脑不能把指挥信号正常传递给肌肉组织,导致肌肉瘫痪。

中毒后,身体的反应症状是全身肌肉颤抖抽搐,吞咽困难,最后因呼吸肌肉麻痹而窒息死亡。

2、血液毒素

五步蛇、竹叶青的毒液,主要成分是血液毒素,攻击血液循环系统和内脏组织。被它咬中后,你能感觉到伤口的疼痛。伤口迅速肿胀发黑,流血不止。毒液进入血液循环系统,扩散到四肢和内脏。

中毒后,身体的反应是心跳加快,体温升高,内脏出血,最后因心力衰竭而死亡。

还有些毒蛇,比如眼镜王蛇,毒液里混合了多种毒素。毒液进入身体后,神经毒素和血液毒素同时发挥作用。

不过有个能让人稍微安心一下的事实:每个人对毒液的反应各不相同,并非所有蛇毒都会致命。另外还有一个更好的消息:人类不是蛇的食物。所有攻击人类的毒蛇,都是受到惊扰后发起的自卫防御,并非蓄意图谋的捕杀猎物。

如果毒液是蛇族用来防御的武器,最实用的蛇毒应该像蜜蜂毒一样,蛰一下会引发剧烈的疼痛,提醒捕猎者远离这条蛇。带给捕猎者伤害,有警示作用的毒素不用多,1、2种管用就行。

但是,蛇毒里面的毒素很复杂,远远不止1、2种那么简单。普通蛇毒里有20~30种蛋白质,包括多种丝氨酸蛋白酶(毒性作用于凝血功能)、金属蛋白酶(毒性作用于肌肉细胞)和磷脂酶。

蛋白质成分越多,毒性越复杂。生产多种毒素,需要耗费巨大的能量。蛇族为什么要浪费能量,进化出配方复杂的毒液呢?

蛇毒进化的驱动力

最合理的答案:蛇毒进化的驱动力,不是来自防御自卫,而是来自攻击捕猎。

蛇族进化出五花八门的毒液,用来捕食各种各样的猎物。

来看蝮蛇家的实例证据,蝮蛇(蝰蛇科蝮亚科统称)是毒蛇里的一大家子,性格比较温顺,攻击性没有眼镜蛇强。我们熟悉的五步蛇、竹叶青都是他们家的。

挑他家的3条蛇,响尾蛇、铜头蝮、食鱼蝮做对比。

1、响尾蛇的食谱包括:老鼠、兔子、松鼠,大多数是哺乳动物,偶尔加上几只小鸟。

2、铜头蝮的食谱比响尾蛇的更广,除了哺乳动物和鸟,还加上了爬行动物中的蜥蜴和昆虫。(再次祭出这张神图,图片里有一条成年铜头蝮,你找到了吗?)

3、食鱼蝮是半水生蛇类,它的食谱最广,除了哺乳动物、鸟类、爬行动物外,还加上了两栖动物中的青蛙、和水里的鱼类。

3条蛇中,毒液配方最简单的是响尾蛇,配方复杂程度中等的是铜头蝮,配方最复杂的是食鱼蝮。

决定毒液复杂程度的因素,不是食谱里的食物数量,而是食谱覆盖的食物范围。响尾蛇吃20种食物,全是哺乳动物和鸟类。食鱼蝮吃5种食物,1种哺乳、1种两栖、1种昆虫、1种鱼、1种鸟。后者的毒液配方比前者的更加复杂丰富。

食物越丰富,毒液里毒素的种类也越多。

蛇族调制自己的毒液,就像制造食材调料一样。只用一袋孜然粉,做不出一桌满汉全席。食材越多,用到的调料种类也越多。炖猪牛羊肉,加入八角、肉桂。做水煮鱼,加入辣椒、花椒。吃大闸蟹,配上一碟加入姜丝的酱油醋。

蛇族就像手艺精湛的大厨,大厨给每道菜肴,配置不同的调料,蛇族给每种食材,调配不同的毒素。比如,哺乳动物用甲1甲2甲3这3种毒素,两栖动物用乙1乙2乙3这3种毒素,有毒的昆虫用丙1丙2丙3这3种毒素。

食不厌精,为了吃上更多种的食物,蛇族研发出更多种的毒液。

结论

饮食多样性是驱动蛇毒进化的主要动力。

每次新增加一种食材口味,蛇族就调制出一种毒液新配方。

饮食结构越丰富的蛇群,毒液的进化速度也越快。

追溯到恐龙还没有灭绝的年代,那时蛇族的先祖食材单调,只吃蜥蜴和昆虫,它还没有研发出毒液。

恐龙灭绝之后,其他生物蓬勃发展,蛇族也趁机大肆增加食谱里的食材,第一次生产出配合食材使用的毒液。之后蛇族推陈出新,研制出复杂多样的毒液配方,收获更多的猎物食材。

即使蛇族拿不到史上第一大毒物的桂冠,也能拿到:史上第一大吃货的桂冠。


参考资料:

1、Phylogenetically diverse diets favor more complex venoms in North American pit vipers, PNAS (2021)

2、Fangs for the Memories? A Survey of Pain in Snakebite Patients Does Not Support a Strong Role for Defense in the Evolution of Snake Venom Composition. Toxins (2020)

作者有话说:这是吃货蛇的进化之路第2篇,第1篇的链接点击这里:

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