黑脉金斑蝶会在翅膀上下毒

虽然很多动物都能隔绝毒素，但最典型的是帝王蝶。它们美丽的橙色、黑色和白色的翅膀含有一些令人讨厌的化学物质。当一只鸟从帝王蝶的翅膀上咬下一口时，它肯定会生病;蝴蝶可以在翅膀受损的情况下存活下来，鸟类也会知道它们不值得吃。康奈尔大学的Anurag Agrawal研究了这个问题，Phil Sansom问他帝王蝶在哪里以及如何选择毒药……

阿努拉格——帝王蝶是蝴蝶从食物中获取毒素的典型例子。黑脉金斑蝶毛虫以马利筋的叶子为食，马利筋的叶子会产生一种叫做心糖苷的毒素

菲尔:你说的是心脏糖苷?

是的，它们与一种通用的动物酶结合，并阻止它的功能，这就是为什么它们对大多数动物有毒。

什么酶?

Anurag -这种酶是钠钾泵，每种动物细胞，无论是人类还是昆虫，都使用这种酶将盐运送到细胞膜上，这是一项非常重要的细胞功能。如果没有这个，基本上，细胞内的盐要么过多，要么不足，这基本上会导致系统崩溃。

菲尔-听起来像很恶心的毒药!

Anurag——令人讨厌的毒药——从某种意义上说，所有动物都使用这些泵，所以它会非常有毒。

菲尔-我只是想问一下，你说他们被称为心脏。意思是心脏，对吧?

Anurag -很好的问题。心脏糖苷这个名字来源于这样一个事实，即这些化合物在传统文化中一直被用来治疗充血性心力衰竭。有几个非常有趣的社会事件与心脏糖苷有交集。其中之一就是文森特·梵高，我想所有听众都知道，在他生命的最后两年，在他的绘画中，他们发生了转折。他的画开始有更多的黄色，以及在星夜或向日葵画中非常著名的灯光周围的光环。梵高当时正在用毛地黄植物的提取物治疗癫痫，这种植物含有心脏苷。我们现在知道的是，过量服用这种药的副作用是视力发黄，在明亮的物体周围看到晕。

菲尔:太棒了。我猜帝王蝶的细胞不能吸收盐分，它们的心脏病也没有得到治疗。他们怎么能不让这些事发生在他们身上?

据我们所知，黑脉金斑蝶的钠钾泵编码基因中有三种特定的突变。值得注意的是，这三个碱基对的改变改变了泵的物理结构，使心脏糖苷结合并阻止泵功能的可能性降低了约200倍。可能还有其他的小变化，但有三个主要的变化真正改变了钠钾泵的形状。

菲尔-但是蝴蝶和毛毛虫就不止这些了，不是吗?因为你说它们实际上不仅对毒药产生了抵抗力，而且自己也开始使用它。

菲尔:当然。是的。我认为黑脉金斑蝶最吸引人的一点是它们本身是有毒的，它们用橙色、黑色和白色的强烈对比来宣传自己。黑脉金斑蝶把这些化合物带进体内，主要把它们藏在翅膀里，作为黑脉金斑蝶抵御鸟类等掠食者的防御手段。

菲尔:它是怎么做到的?

Anurag -这是个好问题。我得说我们还没有找到所有的答案。所以这些化合物中的一些具有化学特性，使它们能够非常迅速地穿过细胞膜在体内移动。这就是化学物质进入毛毛虫体内的被动机制。然而，一般的马利筋植物，你知道，有20种不同形式的心脏糖苷。其中一些不会自然地被动地在体内运动。而毛虫，也就是帝王蝶，会积极地利用转运体将它们移动到身体的特定部位。

菲尔:你知道是什么基因让蝴蝶发生了这种情况吗?

阿努拉格-我想说这是我们试图解开的一个大谜团。从被动的角度来看，一旦生物体对这些化合物产生耐受性，其中一些化合物最终会在体内积累，这是很有可能的。在我们用果蝇做的实验中我们改变了它们的基因，这三种基因的改变，一旦它们对心糖苷产生耐受性少量的心糖苷就开始在它们体内积累。

菲尔-你知道，当你可以吃一种无毒的植物时，这一切听起来像是要付出很多努力。

Anurag -毫无疑问-这需要很多努力!但其中一个后果是，这些资源基本上都归你所有。你知道，自然界的一个公理就是专业化是有益的。样样通，样样不精。但我们不能把它看作是帝王蝶决定专门吃马利筋。真正更有可能发生的是，帝王蝶的祖先迈出了喂养马利筋的第一步，并专门以马利筋为食。作为回应，马利筋相互进化出一系列防御措施，试图将帝王蝶赶走。我们称之为共同进化，当两个物种来来回回，在彼此的反应中进化。