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蛇能喷出2.5米远的毒液,这是专门为人准备的

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发表于 8 小时前|来自:中国广东 | 显示全部楼层 |阅读模式
蛇恐预警
本文配图均已滑动处理,蛇恐友好
毕竟怕蛇可能是一种古老的反应


今年是蛇年。纵观今年的各种生肖吉祥物,大多都被可爱化或卡通化——究其原因,大概与许多人都怕蛇有关,因而要尽量避免蛇原本的形象。


但,你有没有想过,人怕蛇的同时,蛇可能也怕人呢


在古今中外关于蛇的可怕传说中,不少蛇都有“长途杀生”的技能。例如古希腊和古罗马时期的蛇怪basilisk,只靠目光就能致人死地;柳宗元《捕蛇者说》里的“异蛇”,只要打仗就能杀死草木。这也不完全是古人的臆想,在现实中,蛇确实拥有一种高效的能对人造成伤害的长途技能——喷毒


莫桑比克射毒眼鏡蛇(Naja mossambica)喷射毒液的瞬间|来源


能喷毒的蛇,毒牙有特化的出口,可以引导毒液向前或向上喷射,最远能射出2.5米。最可怕的是它们还会对准人眼睛,被射中会引发剧痛、严重发炎,甚至可能永久失明。然而,这件恶毒的武器,对于蛇的捕食却收效甚微,因此有科学家猜测:喷毒产生于毒蛇和人类祖先的军备竞赛——换句话说,是因为蛇要对付人类祖先,才发展出了这一特异技能。
喷毒源自人蛇积怨?
虽然大家谈毒蛇而色变,但从蛇的角度看,灵长类也是强大的仇人。灵长类视力好、很智慧,发现蛇会报警,还会发动同伴围而歼之,甚至(非人灵长类)还会使用简单的工具。有人在哥斯达黎加观察过,白头卷尾猴(Cebus capucinus)用树枝击打粗鳞矛头蝮(Bothrops asper)。




白头卷尾猴|Postdlf / Wikimedia Commons


人类的祖先及其亲戚在地面上活动,增加了遇到蛇的几率,而且“可怕直立猿”及其亲戚无论智慧、团结抑或使用工具的能力,都比其他灵长类动物更上一层楼。因此,一些科学家认为,喷毒是一项专门为人科动物打造的武器


眼镜蛇科的三个家族分别进化出了喷毒的能力,一个是眼镜蛇属(Naja)的眼镜蛇亚属(Naja),一个是眼镜蛇属的非洲喷毒眼镜蛇亚属(Afronaja),一个是唾蛇属(Hemachatus)。


阿氏射毒眼镜蛇 (Naja ashei)是世界上最大的喷毒蛇,体长最长可达2.75米,一次能释放6.2毫升毒液|MorphinESTP / Wikimedia Commons



综合基因变异和化石记载,我们可以估测它们进化出现的时间。这就能发现两个有趣的现象:眼镜蛇亚属出现在250万~420万年前的亚洲,和直立人进入亚洲的时间存在重叠;非洲喷毒眼镜蛇亚属出现在670万~1070万年前,和人类与黑猩猩祖先分化的时间存在重叠。


这至少说明存在一种可能性:人类的崛起给蛇施加了新的自然选择压力,蛇因此演化出了新的自保手段——在人类远距离攻击(比如用棍子打)的时间,用喷毒这个长途手段还以颜色。
喷毒蛇是绝痛毒师?
“喷毒是蛇与人科军备竞赛的结果”,这个假说还有一个更加隐秘的证据——来自蛇毒的险恶功能。



科学家们做了实验,使用各种毒蛇的毒液,以及毒液里分离出的不同成分,来激活哺乳动物的三叉神经元。三叉神经元的功能之一是控制眼睛,用这种办法,我们就能知道不同的蛇毒喷到眼睛里到底有多疼,而不用对人和动物做残忍的事。


结果发现,“喷毒蛇”对神经细胞的刺激效力明显超过“不喷毒蛇”。也就是说,它们不仅会喷人眼睛,被喷中的人还会异常疼痛——如果把“不喷毒蛇”的毒液装水枪里去滋人,是不会有这么疼的。


处理中南半岛射毒眼镜蛇(Naja siamensis)时,需对举行全脸防护|Danny S. / Wikimedia Commons


值得注意的是,科学家使用分离的各种毒素测试,只有一类叫心脏毒素(cardiotoxins,CTXs)的成分能激活感觉神经元。然而,如果单单只故意脏毒素,并不能重现“原汁原味”的毒液刺激效果。


科学家发现,另外一类叫磷脂酶A2(phospholipase A2,PLA2)的毒素成分,能够显著增强心脏毒素刺激神经的效果。喷毒蛇和它不喷毒的嫡亲,在心脏毒素的量上区别并不大,但喷毒蛇的磷脂酶A2量明显多于不喷毒蛇,喷毒蛇制造磷脂酶A2的基因数量也多于不喷毒蛇。也就是说,心脏毒素和磷脂酶A2协同作用,造成了更大的痛楚。


对眼镜蛇科的进化树举行梳理,会发现“磷脂酶A2基因增加”和“喷毒能力的劈头”这两件事共同出现。这下事变就很有意思了。喷毒蛇似乎是特殊强化了毒液的“疼痛”这一功能这对捕猎是没用的——除非有利可图,进化不会无故促使动物折磨它的猎物;但这对增加喷毒的杀伤力,却是再有效不过的手段。
人类也不甘被动
在军备竞赛中,灵长类也没有坐以待毙。捕食蛇的獴、蜜獾有抗毒性,但你有想过,人类也有天生的抗毒性吗?



想理解这件事,首先需要科普一点神经化学的知识。 


我们体内有一种物质叫乙酰胆碱,在神经和神经、神经和肌肉之间举行“无线传递”,可以把它想象成神经的WiFi信号。细胞表面有一类特殊的分子,叫做乙酰胆碱受体,负责吸收乙酰胆碱。眼镜蛇科和海蛇科的毒液中有一种成分叫α-神经毒素,能跟乙酰胆碱受体联合,从而阻止它吸收乙酰胆碱。这样,肌肉收不到信号,就动弹不得了,情况不好甚至会呼吸肌瘫痪而导致人活活憋死。


有一种乙酰胆碱受体,叫做α-1尼古丁型乙酰胆碱受体(α-1 nicotinic acetylcholine receptor,缩写为α-1 nAChRs。这个名字很吓人,但它不是说你的神经里有尼古丁,而是说它会跟尼古丁产生反应)。作为一种乙酰胆碱受体,α-1 nAChRs也能和α-神经毒素联合。但与大部分哺乳动物比起来,全部的猿和一些生活在非洲和亚洲的、比较“进步”的猴子,它们的α-1 nAChRs对α-神经毒素的联合效果比较差——而在其中,我们人类和亲戚大猩猩、黑猩猩,联合的效果尤其差,这也就减少了α-神经毒素对机体的损害。也就是说,我们在一定水平上能够抵抗α-神经毒素和乙酰胆碱联合,从而减轻了蛇毒的作用


毒蛇喷出的毒液,攻击范围最远可达2.5米|Wolfgang Wüster


非洲和亚洲都是眼镜蛇科的分布范围,所以我们和我们的猿猴嫡亲,已经和它们共同进化了相当恒久的时间,产生了一定的抗性。相比之下,美洲的猴子和马达加斯加的狐猴,就没有对α-神经毒素产生抗性。


当然这不是说人百毒不侵。蛇毒是很复杂的混合成分,我们能抗这种毒素,不代表能抗其他的,而且这种抵抗功能只是“一定水平上”的,并不是完全抵抗。对人类来说,大多数眼镜蛇科仍然是剧毒。那我们为什么不进化出完全抵抗α-神经毒素的受体呢?可能是因为毒抗性会影响到受体正常联合乙酰胆碱的能力,也就是“WiFi信号”会变差,所以抗毒的好处到了一定水平,就可能被“信号差”的坏处抵消掉。进化中的许多事变都要权衡多方利弊,不能像游戏一样胡乱加点。


在一个实验中,被试者需要观看不同清晰度的蛇、蜘蛛和鸟类的照片,结果证明对蛇的影像更为敏感|Nick Beligiannis,et al. 2022


如果我们离开物质的领域而进入意识的世界,也会发现毒蛇的蜿蜒阴影像古神一样盘绕不去。


科学家对猴子的脑子举行了扫描,发现如果它们看到蛇,丘脑枕和杏仁核的神经元都会产生反应——这是一条相当原始的神经通路,在大脑发达的灵长类里已经很少被使用。也就是说,对蛇的反应(比如发现蛇、害怕蛇)是头脑里一个相当古老的程序


这又涉及到一个跟“喷毒蛇与人存在军备竞赛”相似的假说:蛇探测理论(snake detection theory)。这个理论认为,自打灵长类劈头之前,蛇就是小型哺乳动物的重要捕食者,所以灵长类进化出了特殊擅长“发现蛇,并及时做出反应”的视觉和头脑


所以,我们和蛇的“孽缘”可谓积怨已久。一项生理调查发现,超过50%的受访者怕蛇,其中2%~3%对蛇有恐惧症反应。我们之所以会对蛇产生这么多的可怕联想,大概是因为蛇的恐惧历史,比我们想象的更长。


参考文献

[1] Kazandjian T D, Petras D, Robinson S D, et al. Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras[J]. Science, 2021, 371(6527): 386-390.

[2] Harris R J, Nekaris K A I, Fry B G. Coevolution between primates and venomous snakes revealed by α-neurotoxin susceptibility[J]. bioRxiv, 2021: 2021.01. 28.428735.
[3] Boinski S. Use of a club by a wild whiteゝaced capuchin (Cebus capucinus) to attack a venomous snake (Bothrops asper)[J]. American Journal of Primatology, 1988, 14(2): 177-179.
[4] Setogawa T, Matsumoto J, Nishijo H, et al. Neuronal mechanism of innate rapid processing of threating animacy cue in primates: insights from the neuronal responses to snake images[J]. Frontiers in Psychology, 2024, 15: 1462961.


[color=rgba(122, 122, 122, 0.89)]作者:红色皇后

[color=rgba(122, 122, 122, 0.89)]编辑:黄线狭鳕


来源:https://view.inews.qq.com/k/20250706A050S300
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