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从致命武器到救命解药,有毒动物如何成为生化大师?

曾梦龙2019-12-16 14:56:02

我向每一个想知道毒液科学家到底是对什么如此兴奋的朋友和每一个想知道自然界中还有什么尚待发现的学生推荐本书。——莱斯利 • V.波伊尔,美国亚利桑那大学毒蛇研究所创始人

《有毒》

内容简介

生物学家克丽丝蒂 • 威尔科克斯探索世界上形形色色的有毒动物,带领读者了解毒液的演化、其细致的运作方式、对人类的影响,以及毒液为何具备改变当代生物化学和医学发展的潜力。她讲述有毒动物研究者如何“以身犯险”,同时置入多种科学知识,包括化学分析、细胞分子生物学、生物化学、免疫学、神经科学、药物动力学、人体生理学等。如今我们已经能从基因和细胞层面来理解毒液分子对人类的影响,科学家们仔细探究毒液的各种组成,厘清不同成分对人类的不同组织造成的影响,这些作用机制让毒液得以为人类所用,进而开发成治疗癌症和艾滋病的潜力药物。

作者简介

克丽丝蒂 • 威尔科克斯(Christie Wilcox)博士是夏威夷火奴鲁鲁的一位科学家兼科学作家。她的作品散见于《发现》《纽约时报》《科学美国人》《石板》《大众科学》等媒体。她的网址是:www.christiewilcox.com 。

译者简介

阳曦,长期从事翻译,为《环球科学》等科普杂志翻译文章。近年出版译作《宇宙的尺度:从无穷大到无穷小》《茶杯里的风暴:用日常之物揭开万物之理》《薛定谔的猫:改变物理学的 50个实验》等。

书籍摘录

前言

那时候,人类还没有铸造出铁剑,最初的文字尚未诞生;那时候,人类刚刚结束了游牧生活,在定居的营地里为最初的文明打下根基;那时候,基督和佛陀还没有出生,毕达哥拉斯和阿基米德尚不存在—就在那时候,居住在如今土耳其境内的人们修建了一座庙宇,也就是今天我们所说的“哥贝克力石阵”(GÖbekli Tepe)。在土耳其语里,这个词的意思是“大肚子山”,它是地球上已知最古老的宗教遗址。直到今天,我们仍能看到数十根巨大的石灰岩柱屹立在那里;1 万多年前,虔诚的信徒靠赤裸的双手将这些石柱运到这里竖立起来,他们没有任何可供驱使的役畜,甚至连轮子都没有。不过你会发现,这些神圣石柱上雕刻的既不是天使也不是魔鬼;取而代之的是,古代的艺术家决定用自己最珍视的东西来装饰圣庙:与日常生活息息相关的动物,包括毒蛇、蜘蛛和蝎子。

毫无疑问,有毒动物与人类的关系悠久而深远,精彩纷呈。在我们的生活中,它们无处不在:对某些有毒动物的恐惧深植于人类的本能之中,哪怕刚刚诞生的婴儿也不能幸免;它们恐怖的形象鲜活地存在于各个部族和文明的神话传说里;从有文字记录的历史以来,它们早已被人类织入了文化的经纬之中。从某种程度上说,本书是我奉献给这些古老神祇的祭礼,是为它们恐怖的力量和不可思议的科学潜力谱写的一曲颂歌。

从记事起我就迷上了有毒生物。小时候我住在夏威夷的凯卢阿,离家不远的海滩上经常会出现一堆蓝色的泡泡,那是被海浪冲上岸的僧帽水母(Portugueseman-of-war)。它们看起来那么漂亮,那么脆弱,我情不自禁地用手边任何能找到的东西去戳它们半透明的蓝色身体。僧帽水母的螫刺给我留下了刻骨铭心的记忆,但我的热情并未因此而减退,哪怕螫刺带来的疼痛让我明白了它们的危险。随着时间的流逝,我变得越发执着。后来我家搬到了佛蒙特州,看到我从后院捉来的蛇,我妈差点儿晕过去。上大学的第一年,我迷上了大家为无脊椎动物学实验室抓回来的仙后水母(upside-down jellyfish)。整整四个小时,我一直不知疲惫地轻轻拍打水母,看着它在玻璃缸里载沉载浮。我无法抑制触摸它的欲望,哪怕水母温和的毒素让我的手指开始变得有些僵硬,最后彻底麻木。直到今天,路过水族馆触摸池的时候,我也总是忍不住要伸手去摸海葵(anemone)的触手,感觉它用鱼叉般的棘刺徒劳地攻击我的手指,却无法刺穿皮肤上厚厚的角质层。我可以花好几个小时轻抚魟鱼(stingray)光滑的双翼,我甚至决定将有毒的蓑鲉(lionfish)作为博士论文的主题—我的导师觉得这很好玩。“我们刚刚做完研究热带海鳗(morayeel)的项目,”他的眼睛里闪烁着淘气的光芒,“只有三个人被咬。你的项目又会怎么样呢?我简直迫不及待。”

回望过去,我很高兴自己选择了毒素作为研究主题,这个领域里的同行是这个世界上心态最开放、最可爱、最有激情的人(不过这里面或许有我的一点儿偏见)。根据我的经验,研究毒素的科学家可以分为两种。第一种我们不妨称之为“实验室小鼠”,他们感兴趣的不是有毒动物本身,而是那些有毒分泌物的复杂分子。格伦·金(Glenn King)是澳大利亚昆士兰大学的化学及结构生物学教授,他领导的科研项目正在努力寻找能入药的动物毒素;作为一位训练有素的核磁共振(NMR)结构生物学家,他之所以会进入这个领域,完全是因为一位同事请他帮忙确定一种毒素的结构。现在,他在毒素生物勘探的前线奋战,努力将有害的毒素转化为治病救人的化合物。肯·温克尔( Ken Winkel )曾是墨尔本大学澳洲毒素研究中心 Australian Venom Research Unit )的负责人,他坦率地承认,自己不是什么“蛇类爱好者”。肯开始研究毒素几乎出于偶然,他最初感兴趣的领域是 药物免疫学。和这两位一样,美国犹他大学的巴尔多梅罗(托托)·奥利韦拉[Baldomero Toto Olivera] 钻研的主题是神经元和瘫痪,而芋螺( cone snail )的毒素只不过恰好能产生这种效果。

第二种自然就是布赖恩·弗里(Bryan Fry)式的人物了。呃,当然,世界上只有一个布赖恩·弗里。昆士兰大学毒素演化实验室的这位负责人相当有个性,《美国国家地理》杂志说他是“一位天马行空的肾上腺素瘾君子”;在我心目中,他是毒素科学家里的“坏男孩”。布赖恩可不是那种能够冷眼看着别人独占所有乐趣的人,他走遍世界,捕捉各种各样的有毒动物,提取它们的毒素,然后用一整套现代工具从一切可能的角度研究这些东西。鉴于布赖恩的努力,他一共被 26 条毒蛇咬过,骨折过 23 次,还感受过 3 条魟鱼、 2条蜈蚣和 1 只蝎子的螫刺。当我追问他被多少昆虫咬过的时候,他大笑起来。“难道蜜蜂也能算数?那你要不要数数我遇到过多少见鬼的红火蚁(fireant)?

布赖恩坦率而直接,甚至近乎冒犯。他是一位了不起的科学家,也是世界首屈一指的毒素专家。我和他已相交多年,刚认识他的时候,我还是一名年轻的研究生,正开始研究有毒的蓑鲉。我去澳大利亚近距离观察鸭嘴兽(platypus)的时候,顺道前往昆士兰大学拜访了他的实验室,我们在学校里的红房子酒吧一起喝了杯啤酒。我发现,尽管我们一直在聊各种各样的技术性话题,但我却从未认真问过他,是什么促使他开始研究有毒动物的。

“这是我一直以来的夙愿。”他说。布赖恩很快就承认,他研究毒素的动力来自对动物的热爱。他在自己的网站上公开坦承,尽管他的研究在药学领域意义重大,“但这不过是个高尚的借口,好让我有机会摆弄这些了不起的生物”。早在 4 岁的时候,布赖恩就骄傲地宣称,自己以后一定要找一份跟毒蛇打交道的工作他是认真的。从那以后,布赖 恩的兴趣不断拓展:他的研究对象包括海葵、蜈蚣、昆虫、鱼、蛙、蜥蜴、水母、章鱼、火蜥蜴、蜂猴( slow loris )、蝎子、蜘蛛等,甚至有毒的鲨鱼。不过,尽管他开始研究毒素是出于对这些动物的兴趣,但毒素本身却不断激发出他的好奇心。用他的话来说,现在毒素最吸引他的地方在于,“它到底能让你感受到多少种晕头转向的感觉”。

和布赖恩这样的科学家一样,我之所以会研究毒素也是出于对动物的热爱。不过,对这些动物制造出来的错综复杂的“化学鸡尾酒”了解得越多,毒素本身就越令我着迷,我也愈加迷恋这些危险而致命的物种。哪怕从最乐观 的角度来看,我对有毒动物的这份痴迷也必将带来一段痛苦的学习体验,但任何有价值的东西都必然伴随着风险。这些动物将引领我们了解生态系统和各物种之间的互动,它们制造的毒素能让我们进一步了解自己的身体,通过这些动物,我们得以探寻最基本的演化过程,这些知识都是无价之宝。为了一窥这些动物藏在基因里的秘密并将它们分享给全世界,我甘愿承担出入几次急诊室的风险。我走遍全球,近距离接触过各种各样的有毒动物,不过迄今为止,我仍毫发无损。

好吧,除了被猴子咬的那次……不过那次只不过打了 8 针免疫球蛋白和 4 针狂犬病疫苗。然后还有被海胆螫的那次……


题图来自:pixabay

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