如何在毒药中生存

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。

人类可以通过身体固有的适应性来抵抗毒素。少量食用它们有时是成功的;这种技术被称为米特拉达梯主义，以古典历史上一位名叫米特拉达梯的著名人物命名，他开创了这种技术。历史学家阿德里安娜·马约尔向菲尔·桑索姆描述了这个人……

米特拉达梯是黑海边一个小王国的强大国王。他出生于公元前二世纪。他反抗罗马共和国的行动相当成功。

菲尔-他什么时候开始服毒的?

埃德里安娜:我想他年轻的时候就开始做实验了。当他接管王国时，他毒死了他的母亲和兄弟，然后他开始用毒药和解毒剂进行实验，因为他总是有中毒的危险。他的母亲，甚至在他还是个孩子的时候，就试图毒死他。在那个时代和那个地方，投毒相当普遍。起初，他在自己和朋友身上做实验，后来当他成为一个强大的国王时，他又在死刑犯甚至盟友和敌人身上做实验。所以他作为世界上第一位实验毒理学家被载入史册。

菲尔:哇。你说的是哪种毒药?

埃德里安娜:嗯，古代有无数的毒药，从有毒植物到蛇毒。在他的领地上甚至有有毒的蜂蜜，这些蜂蜜是由蜜蜂以有毒植物为食，然后制成的蜂蜜是一种神经毒素。在他的王国里还有很多剧毒的矿物质，比如砷。

菲尔:他没有使用解毒剂，而是仅仅通过服用毒药本身就对它们产生了抵抗力吗?

埃德里安娜:对。砷可能是当时最常见的毒药，有时被称为继承粉。它没有气味，没有味道，但是剧毒。所以这是米特拉达梯为自己辩护的第一种毒药因为他用这种毒药毒害了他的家人和其他敌人。砷会干扰新陈代谢。然而，如果你服用小剂量，非常小的剂量，你的肝脏会产生酶，使砷失活。如果你一直服用这些小剂量，它会让肝脏产生更多的酶，让你在通常是致命剂量的情况下存活下来。米特拉达梯首先做到了这一点。然后在他对植物和其他毒物的毒理学实验中，他主要是在研究类似的过程是否对植物毒物、毒液和其他有毒矿物质起作用。这是他使用的一种真正的科学方法。 And we're talking about the first century BC. So it is quite an incredibly scientific approach to finding an antidote.

菲尔:同时，这听起来也很危险，对吧?

埃德里安娜:对。我觉得会很危险，但他有各种渠道。他甚至可能有关于解毒剂和毒药的印度教论文。他会说十几种语言。当然，这是一种冒险，但他觉得找到一种通用的解药是值得的。他最终想出了一种混合物，后来被称为米特拉达提姆。但米特拉达梯的发明，你可能会说，不仅包括有益物质，还包括少量的毒素。我们确实在古代文献中有这些记载，问题是我们不知道他的配方已经丢失了。另一方面，在米特拉达梯死后，罗马皇帝的医生声称他们有米特拉达梯的配方，此后每个罗马皇帝都服用一种他们认为是米特拉达梯的混合物。整个欧洲的皇室都接受了它——我相信是通过伊丽莎白一世。