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这些鸟类,拥有和箭毒蛙一样的毒素

这些鸟类,拥有和箭毒蛙一样的毒素

科学
图片来源:Von Rosenberg, Reistochten naar de Geelvinkbaai, pl. XVI, Public Domain

撰文 | 卡丽·阿诺德(Carrie Arnold) 
翻译 | 龙霏霏
 
在巴布亚新几内亚,当地人会说一些鸟是“辣的”。丹麦哥本哈根大学的演化生态学家卡桑·博达瓦塔(Kasun Bodawatta)对此深有感触:他处理斯氏啸鹟和棕颈啸鹟的羽毛时,眼睛刺痛、泪流不止,就像在切洋葱一样。这就是这位生态学家与有毒鸟类的第一次接触。
 
1992年,研究者第一次科学地描述了这个岛上的有毒鸟类。此后,研究者又发现了几个类似的物种。像南美洲的箭毒蛙一样,它们的羽毛和皮肤也携带了强效的神经毒素。这种毒素也被称为箭毒蛙毒素(batrachotoxin),它会与神经元的钠离子通道蛋白结合,从而导致神经元不断放电。如果剂量足够,箭毒蛙毒素会导致肌肉麻痹,甚至死亡。
 
最近,在发表于《分子生态学》(Molecular Ecology)的一项研究中,博达瓦塔和丹麦自然历史博物馆的生态学家克努兹·约恩松 (Knud Jønsson)及同事描述了两种新的有毒鸟类。他们发现,这两种鸟类编码钠离子通道蛋白的基因都发生了突变,独立演化出了抵抗箭毒蛙毒素的能力。约恩松说,就像鱼类和鲸类分别演化出鳍一样,这些鸟类“分别演化出了同一种方式”来抵抗毒素。
 
三十年前,美国加利福尼亚州科学院(California Academy of Sciences)的鸟类学家杰克·邓巴赫 (Jack Dumbacher) 首次提出,这些鸟类的毒性来自箭毒蛙毒素。然而当时的人们认为只有半个地球之外的箭毒蛙才拥有这种毒素。研究者现在推测,这些鸟类和箭毒蛙一样,食用了一类有毒的甲虫Choresine属)以获得毒素,但还无法确定。
 
约恩松表示,无论来源是什么,将毒素储存在皮肤和羽毛中可能有助于保护鸟类免受寄生虫侵害。当然,这一策略成功的基础是鸟类自己不会中毒。美国加利福尼亚大学伯克利分校的生态学家瑞贝卡·塔文(Rebecca Tarvin)说,正如毒素在生物中很常见一样,生物对毒素的抵抗力也很常见。
 
研究者用计算机模拟了每个物种如何在神经元上的结合位点——也就是箭毒蛙钠离子通道蛋白——演化出不同抵抗毒素的突变,但这还不足以说服塔文。她指出,2021 年一项关于青蛙的研究显示,在某些物种中,钠离子通道蛋白的突变并未展现出抵抗箭毒蛙毒素的作用,但约恩松表示,这项研究涉及的物种的毒素低于巴布亚新几内亚鸟类的平均水平。塔文说,这项新研究强调了钠离子通道之间的差异,但总而言之,关于抵抗毒素的能力,我们还有很多东西需要了解。
 
“了解生物和适应的多样性,尤其是这些极端的能力,可以在医学、农业和了解动物如何适应污染方面带来新的灵感,”塔文总结道。

本文选自《环球科学》9月刊前沿栏目



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