河豚,一碰就生气,一生气就鼓成一只球的臭脾气鱼。
河豚发现自己被捞到岸上,生气,吞进一肚子的空气,把自己鼓成一只气球来吓唬你。
河豚在水里发现有大鱼要吃它,生气,灌进一肚子的水,把自己涨成一只水球给大鱼看。如果大鱼要吞它,可能会被噎到,不愿冒险的大鱼只好放过它。
河豚,书上的名字叫河鲀,属于鲀形目鱼类,共有320种。虽然叫河豚,但大多数河豚都生活在海洋里,少数河豚产卵时,会从海洋洄游到江河。圆乎乎的河豚游泳速度很慢,逃不过捕食者的追逐,自己发明了膨胀吓人的本事。
河豚的骨骼跟其它鱼有点儿不一样,没有肋骨和腹鳍,背部的鱼鳍很靠后,因此它充气的时候不受骨骼的限制,能鼓成个球。它的胃袋有很多褶皱,撑开后可以装进几倍体积的水和气体。遇到危险,立马灌水充气膨胀成球。
有一种刺河豚觉得光靠膨胀身体不足以吓退敌人,还像刺猬一样长了一身的刺。膨胀时全身的刺都会竖起来,变成刺皮球。河豚刺是种变形的鳞片,平时温顺地贴在皮肤上,充气时竖起。
捕食者识破了河豚的伎俩后,自然不会放过它,因此河豚还给自己准备了最致命的大杀器:毒。各种品种的河豚都带毒,毒素有所不同,毒性大小也有区别。
箱鲀科的河豚皮肤粘液里有一种能溶解在水里的毒素(pahutoxin),当它发现危险时,立马合成大量的毒液溶到水里毒杀敌人。虽然河豚自身对毒液的抵抗力很强,但毒液剂量很大的话,河豚也会被自己的毒毒死。一旦河豚计算不好投毒的剂量,有时不小心放毒放多了,敌人死没死不知道,河豚有本事先把自己毒死。
上图是箱鲀科的粒突箱鲀,四四方方的也叫盒子鱼。关在鱼缸里的盒子鱼被惹火了就放毒,从皮肤上放出毒素,把整个鱼缸的鱼包括自己在内统统毒死。
比氰化钾还毒的河豚毒素蒌蒿满地芦芽短,正是河豚欲上时。
虽然河豚有毒,可架不住它好吃啊,爱吃河豚的吃客自古至今就没少过。最好吃的河豚是我国独有的暗纹东方鲀,生长在我国近海海域。到了春天,东方鲀逆流而上,从海洋回到长江产卵。
东方鲀是河豚族中毒性很强的种类,它的鱼肉无毒,细腻鲜美,但是眼睛、内脏、血液、脊髓还有鱼皮都带毒。更可怕的是,河豚死后,内脏里的毒素会渗透到鱼肉里。想吃好吃的河豚肉,先得立下“拼死吃河豚”的决心。
暗纹东方鲀
河豚的毒跟大多数毒物的毒相比,有点儿不一样。河豚的毒不是自己生产的,而是吃出来的。河豚不像毒蛇有专门的毒腺用来储存和分泌毒液,河豚吃下去的毒素直接保存在身体里,鱼肠子、肝脏、脾脏、卵巢里全有。产卵时节,雌河豚的肝脏和卵巢毒性最强,它积累了大量的毒素附着在鱼卵上,谁吃谁死,只要其它生物放过鱼卵,小河豚就能成功孵化。
从东方鲀的肝脏和卵巢中提出的毒素,直接以河豚命名,叫做河豚毒素(Tetrodotoxin)。河豚毒素有多毒?比入口即死的氰化钾毒性还强。灭杀小白鼠的口服氰化钾剂量是每公斤体重给药8.5毫克(8.5 mg/kg),而口服河豚毒素的致死剂量是每公斤体重给药334微克(334μg/kg)。简单地说,口服河豚毒素的毒性比氰化钾强25倍。如果是注射给药毒力更强,河豚毒素的注射毒力比口服强40倍以上(8μg/kg)。
上图是河豚毒素的分子结构。
虽然名字叫河豚毒素,但毒素不是河豚自己发明独家所有的,而是它从食物中收集来的。河豚的食物是藻类和贝壳,海洋里的有些小球藻和贝壳带毒,本身无毒的河豚把吃到的毒素积攒在身体里变成毒河豚。除了河豚外,海洋里其它生物也有河豚毒素,比如织纹螺和蓝环章鱼。
既然河豚的毒素是吃出来的,那不给它吃有毒的食物是不是就没事了?答案是肯定的。现在人工养殖的河豚投放无毒的鱼食,河豚没有毒素来源就不带毒了。不用拼死吃河豚,人工养殖的河豚可以放心吃。
如果不小心吃到野生的毒河豚,中毒是什么感觉?
嘴唇变木是第一感觉,然后你能感觉到逐渐丧失了对自己身体的支配权。首先嘴唇和牙龈开始麻木,接着双手失去知觉,伴随着呕吐腹泻,随后全身肌肉僵硬,最终喘不上气,呼吸衰竭而亡。
河豚毒不像蛇毒,蛇毒有抗毒血清,河豚毒没有解毒药。不过,没有解药并不是说非死不可,救命也很简单。只要给你戴上呼吸机,维持住你的呼吸,等待河豚毒在你身体里走完一遍流程,自己代谢消散了就行。
吃野生河豚中毒的人,只要撑过24小时,命就保住了。呼吸不停,生命不止。
胆小笨拙的河豚在用毒时,展现了顶级毒师高手的风范:使毒不留后遗症,杀不死你就直接放过你,不会在你的身体里捅刀留后手。只要你活过来了,平时代谢毒素的肝脏、肾脏也都活过来了,功能不受损害。大脑、心脏、四肢完全没有影响,连黑眼圈白头发都不会增加。河豚用毒宛如雁渡寒潭,雁去而潭不留影。
一击不中,全身而退的河豚毒,毒发后不留后手的高妙之处在于:精准攻击。
河豚毒是种神经毒素,它进入身体,直接占领细胞膜上的钠离子通道。钠离子通道阻塞后,神经元传导给肌肉的运动指令就没法通过,以致于神经和肌肉瘫痪。起初是神经末梢受阻,你的嘴唇和牙龈发麻,到最后是胸腔和腹腔间隔的横膈膜肌肉瘫痪,窒息而亡。
唯一的解毒药是时间,依靠身体的自然代谢来清除河豚毒素,一旦受阻的钠离子通道打开,你就能恢复正常。河豚毒的精准攻击不会伤及无辜,毒素也不会在身体里沉淀残留,你的身体功能运转如常。
既能麻痹肌肉又不会留后遗症的河豚毒,一经发现就成了生物界重点关注的对象,生物学家一直在研究怎样把河豚毒制作成性命无忧的麻醉剂。
今年6月份,自然杂志的通讯子刊(Nature Communications)刊登了一篇河豚毒素做麻醉剂的科研论文,公布了哈佛大学医学院的最新研究成果。
河豚毒做药的最大挑战是怎样控制河豚毒的毒性,团队发现:要控制毒性,不仅要控制河豚毒的药量,还要控制河豚毒素的释放速度,快了会死人,慢了没效果。
团队研制了麻醉新药,新药由河豚毒素和一种高分子聚合体(三醇二羧酸和乙二醇高分子聚合体,简称TDP)结合而成。TDP作为新药的支架,把河豚毒素安装在支架上,两者结合形成共轭化学键。当新药进入身体后,水份会分解支架和河豚毒素结合的化学键,把河豚毒素释放到身体中。支架是种亲水性聚合物,只要调节支架的亲水性,就能控制河豚毒素的释放速率。简单地说,支架紧紧抓住河豚毒的手,以调节支架松手的速度来控制河豚毒的释放速度。
团队发现,单次注射含有80微克河豚毒素的新药能够局部麻醉神经长达3天之久。那么毒性呢?含有80微克毒素的新药注射到大白鼠身上没有产生全身毒性,大白鼠很安全。而这个剂量的河豚毒素如果单独给药的话,足以杀死大白鼠几十次。
河豚毒素和聚合物支架结合的麻醉新药在大白鼠身上获得了成功。
一次注射就能持续3天的局部麻醉药,如果应用到临床,效力非凡。举个例子,你赤手空拳跟行凶的歹徒搏斗,被刀划伤胳膊。医生给你打了一针麻醉针做局部麻醉,把胳膊上的伤口缝合起来。等缝好胳膊又休息了3天后,你才开始感觉到伤口处的疼痛,这时候伤口都快长好了。
一针管3天,既不伤身又不会上瘾,没有后遗症的止痛药,医药界值得拥有。
毒药毒药,毒和药不分家。用过了是害命的毒,用得合适是救命的药。
毒师河豚,以自己的身体承载毒素,送给我们一份不留后手的高阶毒药。
#奇妙的动物# #这很科学#
参考资料:
1: "Material Safety Data Sheet Tetrodotoxin ACC# 01139". Acros Organics N.V.
2:Polymer-tetrodotoxin conjugates to induce prolonged duration local anesthesia with minimal toxicity,Nature Communications 10,2566 (2019)
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10296-9#author-information
3:http://appcms.turing.ac.cn/
4:人工养殖暗纹东方鲀毒性的测定
http://www.bbwfish.com/article.asp?artid=46193
5:图片来源:
http://mentalfloss.com/article/60545/do-pufferfish-hold-their-breath-while-inflating-themselves
https://www.twofishdivers.com
http://www.gambassa.com/public/project/2103/SarahClover’sNotableSpecies.html
Wikipedia
附:今天更新用毒高手系列文章,这是第4篇:好吃的毒物。自然界里的用毒高手除了动物还有植物,下一篇写植物。