大家好，我是罗雷，来自中国科学院昆明动物研究所。今天，我来和大家分享关于有毒动物研究的一些故事。

 

说到有毒动物，大家首先会想到什么呢？

 

比如毒蛇、蜈蚣、蜘蛛、蝎子、蟾蜍是常见的有毒动物，在民间被称为五毒。

 

其实在自然界中还存在着其他的有毒动物：比如较为低等的水蛭、水母、海葵、海胆以及较为高等的鸭嘴兽、懒猴等等。有毒动物广泛地分布在自然界中。据统计，57.5%的动物谱系中含有毒动物；全球约有150万种动物，含有毒液的约有22万种，有毒动物占全部动物总数的15%。

 

自然界中存在着如此多的有毒动物，那么这些动物为什么要产生毒液呢？

 

其实对动物而言，它们除了要面对极端的寒冷、炎热等自然条件，还得时刻提防着来自捕食者的侵害。在长期的进化过程中，有的动物进化出了敏捷的速度，有的进化出了强壮的体格，还有的进化出了多变的体色。而毒液作为一种化学工具，对于有毒动物的生存具有非常重要的作用。

 

以蜈蚣为例。蜈蚣既没有强壮的体格，也没有敏捷的速度。不过，如果把一只30克的小鼠和一条2-3克的蜈蚣放在一起，30秒内，蜈蚣就可以快速地杀死小鼠。

 

原来，蜈蚣的毒液可以作用于猎物的受体，而这种受体广泛分布在猎物的皮肤、心血管以及大脑中。毒液作用在了小鼠的心血管系统和神经系统中，而后发挥了毒性，制服了猎物。

 

蜈蚣还可以利用毒液进行防御。我在最初接触蜈蚣时，被蜈蚣咬了一次，疼了我整整两天。蜈蚣它那么小，为什么却能够引起剧烈的疼痛呢？

 

我们对蜈蚣的毒液进行了追踪，发现它可以作用于上方视频展示的辣椒素受体。什么是辣椒素受体呢？大家吃辣椒时会感觉到热、辣、痛，就是辣椒与辣椒素受体结合的结果。被蜈蚣咬了，就相当于吃了个特别辣的辣椒，会产生一种剧烈的疼痛反应。

 

在动物界中存在着很多利用辣椒素受体的现象，比如，蝎子的毒素也会作用于辣椒素受体，引起剧烈的疼痛反应。

 

但不同的是，蝎子的毒液是弱酸性的。在弱酸性的条件下，辣椒素受体处于一种高能的状态。毒素把通道打开，就像是要把车从山脚推上山顶，是不那么容易的；而在高能的状态下，车子已经在半山腰，推到山顶相对容易。所以在高能状态下，毒素可以轻而易举地高效激活辣椒素受体，引起剧烈的疼痛反应。这个现象也从侧面说明了，被蝎子蛰伤以后，用肥皂水或碱水来清洗，疼痛就会减轻，这是有科学依据的。

 

蜈蚣之间也会打架，这叫做种内斗争。有意思的是，蜈蚣可以杀死体重大于自己15倍的猎物，但它却杀不死其他蜈蚣。这是为什么呢？原来，蜈蚣的受体发生了特异性的进化。有了这种进化，它的受体和毒液结合后的亲和力就会非常的弱，对自己也就没有影响了。

 

这样的例子在自然界中还有很多。比如，眼镜蛇的毒液是剧毒，可以快速地杀死猎物。但是，眼镜蛇毒却杀不死眼镜蛇，这也是因为眼镜蛇的受体发生了特异性进化，使得眼镜蛇的毒液不能结合在自己的受体上。

 

所以，对于有毒动物而言，它们的进化是一把双刃剑：它们在捕食或防御时，会希望自己的毒液越毒越好；但对于它自身，这个毒液的毒性就得维持在适度的范围内，以保障适度的种内竞争。

 

有毒动物能够利用毒液进行捕食、防御以及种内竞争，那它是不是就天下无敌、不可战胜了？答案是否定的，大自然始终是公平的。

 

例如，两栖类无尾目就能以有毒的蝎子为食。蝎子在捕食时，会把毒液注射到猎物体内，让猎物运动麻痹。而蝎子的毒液注射到蟾蜍体内后，蟾蜍的运动系统不会发生显著的改变。为什么蟾蜍可以规避这种侵害？因为蝎子的毒素作用于青蛙或蟾蜍的受体后，其亲和力会变得非常弱，这种低亲和力的现象使得毒素不能够影响蟾蜍的运动系统。

 

在自然界中，存在着不少防毒和施毒的军备竞赛。加州渍螈生活在美国的西海岸，它的腹部是鲜艳的橘色。受到攻击时，它就会露出自己的腹部，警告捕食者：吃了我，你就会毒发身亡。一只加州渍螈产生的毒素，可以杀死17个成年人或2.5万只老鼠。然而，束带蛇却可以以它为食。

 

这是由于在长期的进化过程中，束带蛇对加州渍螈的毒素逐渐耐受了。这也就意味着，只有毒性非常强的加州渍螈才能存活下来，也只有抗性非常强的束带蛇才能在饱腹的同时不被毒死。两个敌对的物种不断升级自己的竞争能力，这就是一场典型的军备竞赛。

 

有毒动物身上竟然有这么有意思的故事，大自然就是如此的奇妙而美丽。那么，这些致命的毒液有没有其他用处呢？我们换一个角度就会发现，毒液也可以成为救命的解药。

 

巴西蝮蛇在南美很常见，它造成的死亡人数远高于其他毒蛇。巴西蝮蛇咬人后会引起受害者血压的急剧下降，进而晕厥。也正因如此，我们可以利用巴西蝮蛇的毒液研发降血压药物。

 

科学家们利用巴西蝮蛇提取出了一种多肽，并对它进行了活性改造，得到了药物卡托普利。它是第一个口服有效的降血压药物，也是FDA批准的第一个毒液来源的药物。现在，卡托普利仍然是市场上最为流行、应用最广的降血压药。

 

吉拉毒蜥的毒液并不致命，但被它咬了会非常的疼。吉拉毒蜥还是动物界的大胃王：它有个特殊的生活习性，就是食量非常的大，进食次数却非常的少。它每年仅需要进食4次，但每一次都要吃超过一半体重的食物。

 

吉拉毒蜥暴饮暴食，却不会得糖尿病。于是，科学家们从它的唾液里发现了一种血糖调节肽，命名为艾塞那肽，它就是吉拉毒蜥能够暴饮暴食但不得糖尿病的关键。现在，艾塞那肽被用于2型糖尿病的治疗，它还可以治疗肥胖。注射艾塞那肽以后，身体会产生饱腹感，来减少食物的摄入。

 

我所在的昆明动物所赖仞老师课题组，在有毒动物研究的方面有着悠久的历史，也被称为“西毒”学科组。我们发明了基于有毒动物生存策略的定向挖掘技术，捕获了大量的活性多肽。

 

什么是基于有毒动物生存策略的定向挖掘技术呢？我举个简单的例子。蚂蟥在吸血时，为了不让人察觉，它会分泌一种麻醉肽。那么如果想挖掘麻醉类药物，蚂蟥就是很好的目标。我们实验室从有毒动物里挖掘出了超过1300个具有抗菌、抗血栓、抗炎等多种生物学活性的多肽。

 

两栖类如蛙或蟾蜍，它们的皮肤是裸露的，没有鳞片或毛发，还时常受到来自天敌、紫外线和微生物的侵害。但是，它们的皮肤会分泌大量的活性多肽，包括抗紫外线的抗氧化肽、抗菌的抗菌肽、不让伤口留疤的皮肤修复肽等等。我们在两栖动物的皮肤中提取出了60多个家族、500多条活性多肽，而这些活性多肽有望为我们研发抗氧化、抗菌抗炎、镇痛、皮肤修复等多类药物提供新的思路。

 

以蚂蟥、牛虻为代表的吸血动物们在吸血时，也会在唾液里分泌大量的活性多肽，阻止血液凝固，从而延长它们的吸血时间。我们在它们的唾液腺里获取了大量的活性多肽：抗血小板多肽、抗凝血因子多肽等等。这些多肽可以为研发治疗脑血栓、心肌梗死等心脑血管疾病的药物提供先导分子。

 

以蜈蚣、蝎子、蜘蛛为代表的产毒动物，它们的毒液中含有大量的神经毒素，可以高效地作用于神经系统。我们从蜈蚣中分离出了具有强力镇痛效果的多肽，它的镇痛活性比吗啡还强。更令我们惊奇的是，与吗啡不同，这条多肽并不具有成瘾性，未来或许会成为替代吗啡的镇痛治疗药物。

 

另外，抗生素的耐药性也逐渐成为了不可忽视的问题，甚至是医疗卫生领域的重大挑战。从有毒动物中，我们发现了自然、安全、稳定性好且不易耐药的抗生素替代物，那就是从金环蛇中分离出的BF30多肽。BF30具有广谱的抗菌活性，尤其对革兰氏阴性菌具有非常好的治疗效果。现在，我们已经申请了该药物的国家临床批文，正在进行相关的临床实验。

 

不过，我们还希望能获得活性更好、能特异性治疗某种疾病的药物。因此，考虑到生产的成本，我们先将这条毒素变得短小了。如果毒素越来越长，生产的代价也会越来越大。接着，我们以BF30为模板，进行了替换和修饰，最终得到了一个多肽分子，并命名为ZY4。

 

超级细菌每年会让全球100多万人因无药可治而亡，而经过实验，ZY4这个多肽分子就可以治疗耐受多种抗生素的超级细菌。目前，我们正在进行临床前的研究。

 

经过一个多世纪的研究，人类对有毒动物的认识越来越丰富，对于中毒的物理基础以及作用机制也有了越来越多的了解，而这对于针对性治疗有毒动物的侵害具有非常重要的作用。

 

在长期的研究过程中，我们还发现了众多活性多肽有望成为药物研发的活性分子。但是，毒素研究领域里还有很多未解之谜。比如，为什么有的蛇有毒，有的却没毒呢？而且，人类对于毒的认识也远远不足。

 

以研究最为深入的蛇毒为例，全球有超过760种毒蛇，它们大约含有6万多种活性多肽，但其中人类已知的仅有约1000种。此外，人类已经识别到的蜘蛛毒素也不足总量的1%。

 

最后，毒伤的救治也是全球面临的重大挑战，这需要我们毒素科研工作者不断努力、继续前进，寻找出更多的解决办法。经过了亿万年的进化，大自然创造了有毒动物，而人类利用它们研制出了新的药物。可以说，现在有毒动物对人类的益处远大于害处，毒物的出现，已经成为了生命的另一种机会。

 

谢谢大家！