致命的威胁
世界上效率最高的杀手为什么是效率极高的生命拯救者?
我们的车陷进了淤泥之中。
而且陷得很深。我以前曾陷进过浅坑中,所以我知道淤泥不深时该怎么办。但这一次车轮陷得很深,一只后轮已经看不见了。短时间内,我们肯定没有办法脱困了。
道路两旁长满了稀树草原特有的草,比车顶架差不多还要高一英尺,非常茂密,我最多只能看清一英尺以内的范围。
我站在那儿,看着飞速旋转的车轮和四处飞溅的泥点,心中一片茫然。就在这时,我突然意识到一些事情。
仅仅一个星期前,一位德国建筑师失踪了,失踪地点同样距离埃塞俄比亚与南苏丹交界线不远,离我站立的位置仅仅几英里。
他的卡车也陷进了泥坑。于是,他从汽车旁边走开,去寻求帮助,随后就杳无音信了。人们猜测他遭遇了狮子或者豹。在这一带,大型猫科动物已经所剩无几,但还是有一些动物存在,而且它们通常都饥肠辘辘。[1]
一名带枪的巡逻人员在当地的护林站等着我们,但我们还没到护林站。我们没有枪,没有任何武器。
“如果我因为要写一本关于世界上最致命动物的书而被狮子吃掉了,是不是一个大笑话?”我问同行的翻译里科·金卡。乍一看,里科活脱脱就是演绎“活力王子”的威尔·史密斯。
“笑话?”里科反问道。
“有点儿好笑。”我说。
里科盯着草地看了一会儿,狠狠地咽了口唾沫,皱起了满脸汗水的脸。
“一点儿都不好笑。”他说,“如果你被吃掉,我们都逃不掉。”
我们四个人——我、里科再加上他的朋友埃拉米斯和贝雷切特,重新进行了分工。埃拉米斯和我负责在前面拉、在后面推,里科负责在车轮下面垫石头,贝雷切特把油门踏板踩到底,同时左右转动方向盘。泥巴中散发着死亡的气息。突然,卡车猛地前冲,我一屁股跌倒在左挡泥板的前面。然后,卡车就紧贴着我的身体奔了过去,溅我一身污水和淤泥。
直到后来,我才意识到最好笑的是什么。我担心有狮子,但更有可能杀死我的生物并不是隐藏在草丛中的猛兽,而是淤泥中潜伏的微小生物,以及体型大得多、与我齐心协力把卡车从泥坑中弄出来的这些生物。
在好的年份——这里说的好的年份是对狮子而不是对人类而言的,全世界范围内狮子一年会吃掉100个人。
蚊子每年会夺去72.5万人的生命,它们使用的主要武器是疟疾。在非洲的这个地区,疟疾十分猖獗。其他一些微小生物,比如采采蝇、蛔虫和克氏锥虫(Trypanosoma cruzi,猎蝽携带的一种寄生虫),每年也会杀死成千上万的人。
但更加致命的还是人类,而且人类的致命性只针对人类自己。每年有近50万人被他人蓄意杀害,另有133万人死于机动车事故[2]——比如帮助从泥坑中推出卡车时被卡车碾过。
我的担心搞错了对象。
但是,“最致命”这个概念显然需要考虑多个方面的问题。
例如,种群规模是一个重要方面。非洲大约还有2万头狮子,以及数千万亿只可导致疟疾的蚊子。就个体的致命性而言,狮子强于蚊子。
体型也是一个重要方面。蚊子比狮子体型小得多。从单位体重看,蚊子的致命性更强。
再例如,被攻击对象在多长时间内会死亡?生物一天或一生能完成多少次致命攻击?毒液的毒性有多强?
还要考虑“致命性所针对的对象”。毕竟,大多数动物对人类的致命性,通常远不及它们对其惯常捕食对象的致命性。
但无论从哪方面考虑,有一点很清楚:经常让我们担心害怕的那些“荧幕恐怖动物”,例如蜘蛛、蛇和鲨鱼,其危险性远没有达到电影所表现的那种恐怖程度。
在美国,几乎每一家室内都能找到蜘蛛——我几乎可以肯定现在就有一只蜘蛛正在看着你,但蜘蛛咬伤平均每年仅造成7名美国人死亡。[3]与之相比,美国人被闪电劈死的可能性较之则高3倍。[4]
在徒步旅行中遇到蛇的时候,我总是迅速躲开,好长时间后鸡皮疙瘩才会消失,但是在美国,我今年被任何一种爬行动物杀死的概率大约仅为5 000万分之一。我在车祸中丧生的可能性要比这个高5 000倍,但在驾驶我的那辆马自达汽车时,我根本不会因此而焦虑不安。[5]
为了保护游人如织的海滩,澳大利亚每年都要花费数百万美元修建防鲨网。由于经常有鲸、海龟和海豹误入其中并因此丧生,他们需要利用“国家利益豁免”,才能规避环境法律的限制。[6]在这个拥有2 400万人口的国家,每年其实只有一人死于鲨鱼攻击。
尽管我们以这样或那样的方式证明某些动物是冷血杀手,但我们无须过分害怕,因为我们还可以从这些动物身上学到很多宝贵的东西。
况且,能夺取人类生命的动物数不胜数。
世界上最致命的毒药为我们治愈癌症提供了哪些线索?
我面前的桌子上有三个纸巾盒大小的方形塑料盒,里面分别装着一个小羊羔的头颅,浸泡在防腐液里。
更恶心的是,这些羊羔不是普通的羊羔,而是独眼怪物:头颅中央有一个眼窝,前额上有一根肉质的管子。我俯下身子,盯着离我最近的那只空洞的眼睛,然后不由自主地打了个寒战。
“这个……太酷了!”我对美国农业部有毒植物研究实验室的负责人、植物生理学家丹·库克说。
其实我的意思是这些羊头“令人毛骨悚然”,但我怕库克不愿继续展示他的实验室里的任何秘密。这个实验室研究的是人们身边的致命生物,为全世界的农业专家提供相关建议。
库克没有让我失望。不久,我们就进入了一个可能是世界上最危险的植物标本室。房间里摆满了金属橱柜,装有世界各地有毒植物的茎、叶、浆果和花朵标本的标本夹把每个橱柜挤得满满当当。
我不由想起了哈利·波特系列作品中我最喜欢的那个角色——“草药学家”纳威·隆巴顿。“天哪,”我想,“如果纳威有这样一间标本室,他会干什么呢?”
我也很想知道,如果把这样一间标本室交到外行手里,他会干什么。
如果农民和牧场主不知道他们饲养的动物为什么会中毒,他们可以从中毒动物的胃中取一个样本,送到这个实验室来。实验室在标本夹中找到具有相关化学特征的植物后,就会将这些罪魁祸首的照片发送给农民和牧场主,让他们知道哪些东西得小心,哪些东西应该从田地和牧场中剔除出去。库克说:“这样的实验室在全球范围内都已经所剩无几,所以向我们求助的人遍布世界各地。”
抽取频率比较高的标本夹里夹着的一些植物,仿佛是直接由霍格沃茨魔法变出来的,比如美洲稠李(Prunus virginiana melanocarpa)、有毒棋盘花(Zigadenus gramineus)和黑肉叶刺茎藜(Sarcobatus vermiculatus)。
一个标有“加州藜芦”(Veratrum californicum)的标本夹里存放着这种植物宽阔的椭圆形叶子和星形花的样本。怀孕的羊吃了加州藜芦后,体内就会产生一种被称作11–去氧介芬胺的类固醇生物碱。由于它对中毒母羊产下的羊羔有影响,科学家也称其为“环巴胺”。
从20世纪60年代起,我们就知道环巴胺对绵羊的作用,但几十年后我们才搞清楚原因:这种化学物质会导致信号通路受阻,使胚胎细胞从一个小小的受精卵变成一个庞大而复杂的生物体时无法顺利接受引导信号。结果会怎么样呢?这些奇形怪状的小羊羔即使能活着来到这个世界,也无法存活很久。
对绵羊来说,环巴胺是世界上最危险的植物之一。但库克和他的同事、牧场管理专家吉姆·菲斯特告诉我,环巴胺不会对所有物种都构成威胁。
“说到植物的毒性,要考虑很多变量。”菲斯特说,“例如,它有多少毒素?什么时候产生毒素?一年中的什么时候有毒?有些植物在一年四季里的毒性有高有低。此外,要看是什么动物吃这些植物。对一种动物有毒的东西,并不是对其他所有动物都有毒。”
有的植物有剧毒,例如水毒芹(Cicuta douglasii),人和动物只要接触就会立即生病或死亡。库克的实验室认为水毒芹是“北美生长的毒性最强的植物”。它所携带的毒素,也就是毒芹素,即使是少量一点儿,也可以在几秒钟内进入中枢神经系统,导致人和动物剧烈抽搐、癫痫发作甚至死亡。[7]
有的植物具有慢性毒性,也就是说,只有长期食用才会造成危害。醉马草(疯草)就具有这种毒性。这是紫云英属(Astragalus)和棘豆属(Oxytropis)的几个物种的统称。这个名称的含义一目了然:动物吃了醉马草之后就会表现出一些近乎疯狂的症状,比如茫然凝视、极度紧张、自我孤立、情绪暴躁。
有的植物,动物吃了之后不会有任何伤害,但它们的后代会受到致命威胁。西黄松(Pinus ponderosa)的针叶就具有这个特点。西黄松的株高可达270英尺,是世界上最高的树木之一。在降雪天气导致饲料匮乏时,牛经常会吃这种针叶。此外,牛在吃别的树叶时偶尔会误食旁边的西黄松针叶。即使是怀孕的母牛,吃了这些针叶也会安然无恙,但母牛肚子里的小牛就没有那么幸运了,因为针叶里的二萜酸类可导致流产。
植物毒素还可以通过母乳从母亲传给后代,例如马达加斯加千里光(Senecio madagascariensis)。这种草携带的有毒生物碱可以在马等动物的肝脏中积累。即使母马不受毒素的影响,它产下的小马驹也会患肝脏疾病。[8]
库克和菲斯特等实验室科学家的工作就是找出尽可能多的有毒植物组合。虽然他们的主要任务是服务农业,但这些研究的“附带利益”与制药业有关。[9]
以环巴胺为例。在人类几种癌症的发展过程中,导致绵羊胚胎混乱的基因起着至关重要的作用。20世纪90年代中期,约翰斯·霍普金斯大学的研究人员意识到,既然环巴胺能够阻碍绵羊的这种基因,那么它也可能会抑制人类癌症的发展。[10]但是在当时,科学家很难合成这种化学物质,而在高海拔草地和溪流中长势良好的加州藜芦也很难在农场种植。[11]因此,制药公司PellePharm最近与美国林业局签订了合同,在曼蒂拉萨尔国家森林(位于大型颤杨林潘多北边约70英里的位置)收获加州藜芦的根。PellePharm公司正在使用它所收集的环巴胺,来制造一种治疗戈林综合征(一种恶性基底细胞癌)的试验药物。变异的羊引发的这一系列情况,有可能给全世界成千上万的人带来希望。
从发现加州藜芦的毒性到开发这些有毒物质用于医药,一共花了半个多世纪的时间。但在今天,越来越多的科学家把目光投向有毒植物,希望能找到解决多种人类疾病的办法。
菲斯特说:“世界上所有有毒植物可能都含有少量对人类健康非常有益的次级化合物。”
古希腊用来处死囚犯的毒荲(Conium maculatum)就是如此。尽管传统医药一直在利用这种植物治疗乳腺癌,但就和很多传统疗法一样,这种疗法也遭到了众多现代科学家的忽视。2014年,这种情况终于有所改观。印度卡利亚尼大学的一个研究小组发现,毒荲乙醇提取物还可以通过调节p53基因(也就是大象用来杀死恶性突变细胞的基因)来诱导细胞凋亡。[12]看来,当初被用来处决苏格拉底的这种植物可能会挽救很多人的生命。
另一种可能用于救死扶伤的植物是有致命毒性的颠茄(Atropa belladonna)。一些科学家认为,莎士比亚在《罗密欧与朱丽叶》中描述的那种毒药,“像一场不合时宜的霜冻,降落在田野里最娇艳的花朵上”,可以迅速致人死亡,其中就含有颠茄。几百年来,这种植物一直是刺客常用的武器。此外,它的紫色浆果形状饱满,色泽诱人,因此偶尔也会导致儿童死亡。但作为它含有的众多化合物之一,阿托品被人类使用的历史几乎与麻醉剂一样久远。阿托品是神经毒气中毒的标准解毒剂,在当今世界仍有需求。尽管早在几十年前,国际法就已经禁止使用神经毒气,但神经毒气中毒屡见不鲜。[13]
致命的蓖麻(Ricinus communis)是蓖麻毒素的来源,接触蓖麻毒素会导致呕吐、腹泻、癫痫甚至死亡。[14]蓖麻毒素被多次应用于现代恐怖袭击和政治暗杀,但它也是一种超级“植物修复剂”。近期研究表明,它从受污染土壤中提取有毒金属元素(比如镉、铅和锕)[15]和化学污染物(如六氯环己烷和DDT——双对氯苯基三氯乙烷)的效果极佳。[16]
尽管以致命毒性闻名,以及在制药和工业方面的价值使其名声更响,但毒荲、颠茄和蓖麻子并不是世界上最危险的植物。至少从中毒人数这个角度看,它们不是那么危险。事实上,它们远算不上最危险的植物。
但与这三种毒物相似的是,那些以毒性著称、能进行光合作用的真核生物可能也具有帮助人类的巨大潜力,前提是我们可以利用它们。
致命毒性的凶名如何使世界上最有药用潜力的植物无法发挥其价值?
1998年,当哈立德·埃尔·赛义德发表他关于西松烷类化合物抗癌潜力研究的第一个成果时,他知道这个发现不太可能在短期内挽救生命。他在红海中生长的软珊瑚中发现了目标化合物。[17]他告诉我,尽管有迹象表明它有可能抑制人类的肺癌、皮肤癌、结肠癌和小鼠的白血病,可是“养殖只能在海洋中生长的珊瑚并不是那么简单”。
但埃尔·赛义德知道,西松烷类化合物(其基本化学结构是14个碳环)在自然界中十分常见。他说:“因此,如果我们知道它们在哪些地方更容易种植,就会大大有助于解决这个问题。”
在接下来的几年里,埃尔·赛义德取得了充满希望的惊人发现,但这位来自路易斯安那大学门罗分校的化学教授在开展进一步研究时,仍然面临资金短缺的难题。
这是因为埃尔·赛义德认为最有可能对抗癌症威胁的西松烷的来源,每年都会导致全世界700万人死亡,死因主要是肺部疾病和肺癌。没错儿,烟草可能是一种对抗癌症的重要武器。[18]
我们先了解一些背景知识。当我问人们哪种植物导致的死亡人数最多时,大多数人不会直接想到烟草。毕竟,烟草本身并不是那么危险。如果你咀嚼并咽下一片烟叶,你可能会感到剧烈胃痛,但不大可能马上一命呜呼。
但是烟叶是世界上化学物质含量最高的叶子之一。即使是在加工和添加其他成分之前,烟草也至少含有3 000种化学物质。[19]埃尔·赛义德认为,烟草中含有的化学物质可能接近5 000种。这些化学物质中最臭名昭著的就是尼古丁。尼古丁是一种油性液体,被人体血液吸收后就会起到兴奋剂的作用。它会严重破坏自主神经系统和骨骼肌细胞,一旦成瘾就极难戒除。
烟草公司非常清楚吸烟的危险,但他们秘而不宣,直到几十年后才将真相公之于众。[20]尽管通情达理的人可能并不认为所有人都应该清楚吸烟(无论是什么烟)对健康没有多大好处,但值得注意的是,随着20世纪下半叶了解吸烟危害的人越来越多,烟草公司的高管们上演了故意提高烟草产品成瘾性的懦弱行径。2006年,美国联邦法院下令“大烟草”公司承认这一阴谋,但这些公司又负隅顽抗了11年。[21]
在同一时期,美国烟草公司的利润率上升了75%以上,[22]主要是因为政府每次提高烟草税,烟草公司就会提高香烟的价格,[23]但利润并没有转移到烟草种植者身上。因为市场整合,北卡罗来纳州和弗吉尼亚州的烟草种植深受打击,而美国的绝大部分烟草都来自这两个州。从全美国来看,烟草种植行业产值从2014年的18.3亿美元下降到2016年的12.7亿美元。
“从根本上说,烟草是一种高度可持续性作物。”埃尔·赛义德说。他认为,在克里斯托弗·哥伦布到来之前,美洲原住民早就已经开始种植这种植物了,而欧洲的烟草商业化种植是在16世纪50年代开始的。[24]“这种作物长势茂盛,有非常高的农业价值,许多州已经在经济上依赖于它了。”
由于最近的研究表明烟草中的西松烷类化合物有可能抑制乳腺和前列腺肿瘤中新血管生长,[25]因此埃尔·赛义德认为,对有益利用烟草研究追加资金的时机已经成熟。他说,这既能增加就业,又有可能挽救生命。
现在,如果你正在寻找旨在预防吸烟和烟草使用的资助,你可能会走好运。美国疾病控制与预防中心、美国国家慢性病预防与健康促进中心以及吸烟与健康办公室,都是愿意为科学预防吸烟慷慨解囊的美国政府机构。埃尔·赛义德说,但如果你想证明烟草使用对人类有益,“就很难得到资金支持”。
埃尔·赛义德的研究还表明,如果制作卷烟时不去除烟草中的西松烷类(现在的做法是去掉这些化合物,表面上的理由是改善口感),就有可能降低香烟的致癌风险。因此,他几乎可以肯定烟草行业的游说团体对他的研究感兴趣。他说:“但是,如果你接受烟草行业的任何资助,那么好几个基金资助机构都会拒绝为你提供资助。”
例如,美国国立卫生研究院通常会调查申请资助的研究人员是否曾获得过烟草行业的资助。许多顶级研究机构,如约翰斯·霍普金斯大学和梅奥医学中心,全面禁止他们的科学家接受烟草行业的资助。一些顶级期刊,包括《英国医学期刊》系列的出版物,甚至不会考虑与烟草行业有金钱关系的投稿。[26]
“我当然能理解,”埃尔·赛义德叹了口气说,“而且我也不是提倡吸烟。但是,我们知道有些人就是要吸烟,那么我们或许可以将危害降到最低。当然,如果能更好地利用烟草,把它变成一种药物或者补品,那就太好了。”
2004年,英国曼彻斯特大学流行病学家安妮·查尔顿在写给英国《皇家医学学会杂志》的信中指出,19—20世纪,香烟在全球范围内都取得了成功,因此在烟叶刚刚被引入欧洲的时候就不由自主地“披上了灵丹妙药的光环并被称为‘圣草’‘神药’”。
查尔顿最后指出:“我建议,我们应该抛开吸烟的不良影响所导致的偏见,系统地检查烟叶是否含有能治病救人的物质。”
澳大利亚乐卓博大学的一些研究人员的做法与查尔顿的建议不谋而合。他们不仅研究了烟草的叶子,还认真研究了其他部位。研究过程中,他们在一种观赏型烟草的粉红色和白色喇叭状花朵中,发现了一种叫作NaD1的分子。利用这种分子,可以在不损害周围健康细胞的前提下对癌细胞实施精确打击。[27]因此,就像埃尔·赛义德一样,乐卓博大学环境管理和生态系主任苏珊·劳勒对未来充满渴望。“想象一下,如果种植烟草的目的是收获它的花,而不是烟叶,”她在写给新闻网《谈话》的文章中指出,“就必将大大加强烟草种植行业的健康意识。”[28]
这确实是一个大胆的想象。如果我们只看到事物危险的一面,就有可能对它们潜在的价值视而不见,而这才是最大的危险。
为什么世界上最毒的蛙不会毒死自己?
我慢慢走上前,近距离观看那只蛙。它是一个父亲,背上背着蝌蚪。一瞬间,它精心呵护后代的样子与它的致命毒性形成了强烈反差,深深地吸引了我。
导游迭戈·古斯塔沃·阿瓦纳里·阿鲁霍说:“它们是好爸爸。蝌蚪破卵而出后,它们就会把蝌蚪背到背上,以确保蝌蚪们的安全。”我们所在的位置是哥伦比亚阿马卡亚库国家公园附近的森林。阿鲁霍是科卡马族人,从小就生活在这片森林之中。
我拿起相机,走向那只蛙。
当我的镜头离它只有几英寸时,阿鲁霍说:“它可能不会袭击你,而会掉头逃跑,但也许你最好还是不要冒险?”
我又拍了一张照片,然后退了一步。
“好吧,”我说,“现在我可以把它抓起来吗?”
“当然可以,”阿鲁霍说,“如果你想在5分钟内死去。”
“那我们怎么舔它呢?”
阿鲁霍显然厌倦了我的玩笑。“好吧,”他说,“你可以舔有毒的青蛙。但把你的手机给我,我会拍摄你中毒死亡的视频,然后发到视频网站上。这样的话,我们就能赚很多钱,全村也会富起来。”
那天,我们发现了好几只箭毒蛙,当天晚上我们用手电筒在森林里搜寻时又发现了一些箭毒蛙。阿鲁霍告诉我:“这里的人首先会告诉孩子远离那些青蛙。不教不行,因为孩子们都喜欢青蛙。”
有些成年人也喜欢青蛙。进化生物学家丽贝卡·塔文花了很多时间在哥伦比亚的森林里收集和研究(甚至舔了)有毒青蛙。塔文舔过的“毒性温和”的青蛙味道像寿司。她接受美国国家公共广播电台采访时说:“我可以分辨出是舌头的哪个部分接触到了青蛙,随后这种感觉就不断扩散,直到最后我的整个嘴巴都有点儿麻。”[29]
塔文用舌头舔舐的科研方法可能并不适合所有人,但她的很多研究都是极其严肃的。塔文也不是所有的青蛙都敢舔。有的蛙类(比如金色箭毒蛙)的毒液,只要一毫克就足以杀死10个成年人。因此,金色箭毒蛙(Phyllobates terribilis)通常被认为是世界上最毒的动物。
箭毒蛙为什么不会毒死自己呢?塔文发现,至少对某些箭毒蛙来说,秘诀似乎就是蛋白质中的某种氨基酸。蛙皮素的致命毒性通常会作用于这种氨基酸。由于这些蛙类的受体形状发生了小小的变化,因此蛙皮素无法与蛋白质结合,而是直接滑落。
但是,这个策略有一个问题:该受体同时还是青蛙大脑正常工作所必需的。因此,携带蛙皮素的箭毒蛙进化出了另外一些氨基酸的变化(有点儿像生物学上的迂回),使蛋白质仍然能发挥作用。很多种箭毒蛙都是这样进化来的,但是这种变通方法因血统不同而效果各异——就像不同的高速公路工程师会选择不同的方法来建造旁路一样。[30]
正是由于有了这些化学方法,这些青蛙才得以生存。但这并不是说,只要它们生存下来,就能保证我们可以持续研究它们产生的数百种毒素——它们的生存环境同样非常重要。这是因为青蛙是“生物勘探者”,它们从捕食的野生动物身上获取新的化合物以制造毒素,而这些野生动物通过摄食产生这些化合物,以此类推。在圈养环境中,箭毒蛙会失去毒性。我们无法在实验室里重建整个雨林生态系统,所以只有让这些青蛙待在野外,我们才能研究它们产生的毒素。
当然,这意味着要保护雨林。我们在这方面做得很糟糕。由于污染和栖息地减少,在全球范围内,我们所知道的箭毒蛙大约有1/4濒临灭绝——还有很多箭毒蛙甚至可能在我们辨认出它们的类别之前就会从地球上消失。2017年,爬虫学家雪莉·珍妮弗·塞拉诺·罗哈斯公开宣布她发现了一种名为Ameerega Shihuemoy的带橙色条纹的黑色箭毒蛙。她痛心地表示,如果不制订保护计划,这种生物可能等不到我们认真研究它,就会彻底消失。[31]
两栖动物在几次全球大灭绝中都得以幸存。但由于它们依赖洁净的水源和潮湿的栖息地,而且通常生活在像热带雨林这样因人类需求而被过度开发的地区,因此全新世灭绝事件对它们的打击尤其猛烈。[32]更危险的是,有毒两栖动物似乎天生就比无毒同类更有可能面临灭绝,两者灭绝的可能性也许相差高达60%。[33]目前还不清楚为什么会这样,但研究人员推测可能是因为产生毒素需要消耗大量的能量,或者是因为化学防御能力使这些动物足够“强大”,可以迁移到更有利于维持生命的栖息地,久而久之,它们就会变得更加脆弱。[34]
当然,天然毒素已经被证明是制药行业非常理想的路线图——毒素越致命,潜在价值就越大。每一种箭毒蛙灭绝,就等于又一家世界上最好的药店关闭了。
因此,研究人员正在争分夺秒,尽可能合成更多的箭毒蛙毒素。2016年,科学家在这方面取得了巨大的胜利,他们发现了制造另一种致命蛙毒素——箭毒蛙毒素的24步过程。[35]这种毒素会干扰生物电信号,从而可能会对我们研究神经如何传导电流起到很大的帮助作用。
但是,合成一种毒素需要很长时间。合成箭毒蛙毒素的配方是在野外首次发现这种毒素47年后公布的。[36]
一种毒素被攻克,但还有数千种在等着我们去研究。
这数千种毒素还仅仅是我们从蛙类身上发现的。
致命毒蛇是如何让人类生存成为可能的?
我怕蛇,但我更了解它们。
只有1/4的蛇是有毒的。只有很少一部分毒蛇携带的毒素,在数量足够的情况下,可以毒死一个人。在人类经常去的地方生活的致命毒蛇就更少了。蛇大多胆小怕人,只有在被激怒的时候才会攻击;而且即使被激怒,它们也常常会进行无毒攻击,即所谓的“干咬”。在我逗留的大多数地方,地方医院通常都能完成常见蛇类咬伤的抗蛇毒血清治疗,尽管收费往往过于昂贵。[37]总而言之,被蛇咬死在美国是一出极其罕见的悲剧。去掉在宗教仪式中使用响尾蛇的狂热者[38],被咬后拒绝就医的妄想者[39],在野外抓响尾蛇的鲁莽者[40],以及罕见的利用眼镜蛇自杀的精神失常者(没错儿,这是真的[41]),每年有2名——甚至不到2名——美国人被蛇咬死,尽管美国本土的48个州都有毒蛇,而且每年有多达8 000人被蛇咬伤。
这些我都知道。但是,当一个名叫“邂逅生物”的巡回动物园带着一条黄白相间的缅甸蟒蛇(一条名叫纳西莎的无毒蛇)参加聚会时,我一边鼓励当时6岁的女儿去摸一摸,一边拼命祈祷,希望她在摸这条蛇的时候不要让我拉着她的手。
现在想起来我很不好意思,觉得自己当时的表现太不理性了,但事实证明,至少有很多人都会有和我一样的表现。恐蛇症是世界上最常见的恐惧症之一,可能是最常见的动物恐惧症。[42]
长期以来,很多人害怕蛇到底是因为先天还是后天原因,人们就这个问题争论不休。研究结果似乎同时支持这两种观点。2011年,罗格斯大学、卡内基梅隆大学和弗吉尼亚大学的研究人员发表的一项研究表明,虽然人类辨认爬行动物的速度似乎天生就比辨认其他动物快,但是我们通常是因为某次糟糕的经历或者身边其他人的反应(后面这个原因更为常见)才学会怕蛇的。[43]不过,来自德国马克斯·普朗克研究所和瑞典乌普萨拉大学的研究人员于2017年得出了一个看似不同的结论。他们在研究中发现,近6个月大的婴儿(他们应该还没有接触过蛇)在看到各种蛇的照片时,瞳孔会迅速扩张——这是一种对恐惧的常见反应,说明对蛇的恐惧可能是天生的。[44]
不知道我对蛇的恐惧是后天习得的产物,还是我的DNA中镌刻的东西,又或者两者兼有。人类学家琳恩·伊斯贝尔(也就是观察到长颈鹿经常低头吃低矮处的树叶,而不是伸长脖子吃高处树叶的那位科学家)认为,我之所以是我,她之所以是她,你之所以是你,都与蛇有某种关系。她的“蛇类探测理论”认为,如果不是需要时刻提防蛇类——不擅此道会面临巨大的选择性进化压力,灵长类动物就不会进化成目前这种样子。
毕竟,蛇是世界上最有效的杀手之一。在发展中国家(包括印度、印度尼西亚、尼日利亚、巴基斯坦和孟加拉国)的一些地区,毒性极强的蛇仍然会夺走许多人的生命。世界卫生组织估计,每年有8万多人因毒蛇咬伤而丧生,截肢和其他永久性伤残的人就更多了。[45]除其他智人以外,蛇杀死的人比任何其他脊椎动物都多——而且它们致人死亡的速度非常快。在某些情况下,蛇毒只需几分钟就可以致人死亡。
伊斯贝尔认为,在数万年的时间里,蛇对人类构成的威胁可能促成了人类的一些独特行为,包括肢体行为,甚至还包括语言的发展。此外,纵观生存这部大剧,蛇还可能对灵长类物种独有的一些生理特征施加了进化压力。[46]比如,伊斯贝尔发现,在毒蛇经常出没的地方,灵长类动物的视力更好,大脑体积也更大;而在毒蛇比较少见的地方,灵长类动物的视力没有那么好,大脑也没有那么大。伊斯贝尔认为,这可以解释无忧无虑的马达加斯加狐猴与一般的灵长类动物相比大脑较小、视力较差的现象。[47]她说,这些狐猴在进化过程中无须担心毒蛇——马达加斯加这个非洲岛国有80种蛇,但没有一种是有毒的。
但在我们的进化过程中,还有无数其他压力在起作用,所以伊斯贝尔和她的合作者深入研究了灵长类动物的大脑,以便从神经学上证实这一理论。他们发现,他们一直在寻找的秘密似乎就隐藏在丘脑枕(快速处理视觉信息的丘脑区域)中:当猴子们看到蛇的图片时,这些灵长类动物大脑的某个区域似乎会有选择地“点亮”——尽管这些猴子是从小就被圈养的亚洲猕猴,之前从来没有看到过蛇。在看其他图片时,这些猕猴大脑的同一区域没有被激活。[48]
伊斯贝尔后来进行的一项研究表明,即使是快速看一眼蛇的花纹——在林间地面上两条绿色毛巾之间露出的一英寸哥夫蛇蛇皮,就足以引起穆帕拉研究中心(位于肯尼亚中部的莱基皮亚高原上)的野生青腹绿猴的注意。[49]“我原先的计划是让这些猴子看一英寸蛇皮,然后再露出一英寸,直到它们能认出那是蛇为止,”伊斯贝尔告诉我,“我没想到,仅仅露出一英寸蛇皮它们就辨认出来了。这说明它们之所以能辨认出来,并不是因为蛇没有脚,也不是因为蛇的形状,而是因为鳞片。它们肯定是通过鳞片辨认的。”
这一发现与伊斯贝尔的另一项研究相吻合。那项研究表明,来自南美的白面卷尾猴也会对蛇鳞花纹做出独特的反应。研究还表明,在面对逼真的蟒蛇和响尾蛇模型时,卷尾猴表现出的反捕行为比它们面对没有蛇鳞花纹的模型时更加激烈。[50]
这三种灵长类动物来自世界上三个截然不同的地方,但它们对蛇都高度警惕。这似乎与它们都拥有的一项脑功能有关,而这项功能的具体作用就是帮助猿类避开各种蛇,例如亚洲蝮蛇、非洲东南部的眼镜蛇和南美蝮蛇。
人类也生来就对蛇高度警惕吗?经常与伊斯贝尔合作、来自荷兰鹿特丹伊拉斯谟大学的简·范斯特林认为确实如此。通过对人类受试者进行电生理测试,范斯特林证实,无论我们是否有意识地对蛇感到恐惧,在看到蛇的影像时,我们大脑的电活动都会激增,产生所谓的早期后部负电位,其水平远远超过我们看到鼻涕虫、海龟、蜘蛛或鳄鱼等其他爬行动物(人们普遍认为这些动物非常危险)的影像时的水平。[51]伊斯贝尔和范斯特林后来共同撰写的一篇研究论文指出,受试者看到蛇皮后的早期后部负电位水平明显高于他们看到颜色相似的蜥蜴皮或鸟类羽毛时的水平——同样,这个现象与受试者是否认为自己怕蛇没有任何关系。[52]越来越多的证据表明,人类和其他灵长类动物即使不是对蛇类极度畏惧,也天生对蛇敏感。伊斯贝尔认为,进化这场军备竞赛可能都是从蟒蛇开始的(这对因为害怕蟒蛇纳西莎而感到不好意思的我来说是一个小小的安慰),但是在蛇进化出动物界中最致命的毒素并且可以把这些毒素注射到猎物体内时,这场军备竞赛立刻大大加剧了。
为什么经济不平等会阻碍基于毒液的药品研发?
越来越多的研究表明,蛇在我们形成对危险的本能反应这个方面发挥了重要作用,但我们对蛇和其他有毒动物是否有能力在其他方面影响我们生活的研究才刚刚开始。
2011年,荷兰莱顿大学的一群生物学家在投给《生物学论文集》杂志的论文中指出,毒液是“严重开发不足的药物勘探资源”,还认为对爬行动物了解程度上的差异(原因之一是发自内心的恐惧)使人们“忽视了成千上万个具有潜在药用价值的物种”。[53]
为了解决这一问题,几年后,一个由欧盟研究机构组成的联盟着手建立有史以来最大的毒素数据库。但是在为期4年的毒物学项目结束时,他们的清单上只有大约200种毒物,而世界上一共有15万个有毒物种,况且这还只是能分泌毒液的物种——通常它们通过咬伤或蜇伤将毒素注射到受害者体内。除此以外,本身有毒的动物就更多了。比如箭毒蛙,它们只需要接触目标就可以传播毒素。就算被捕食者吞到肚子里,它们也可以发起终极报复行动,杀死捕食者。
我们不在预防和治疗疟疾的研究上加大投入,一个主要原因是这项研究的最大受益者是贫困人口。我们没有投入更多的精力从事毒液研究,也是出于这个原因。毕竟在过去,毒液分析的核心任务就是制造抗蛇毒血清,而需要抗蛇毒血清的大多是发展中国家的人。
有消息称,一家规模居世界前列的制药公司将不再生产无国界医生组织用于治疗非洲蛇咬伤的抗蛇毒血清。针对这一情况,2015年,澳大利亚动物毒液研究中心的戴维·威廉斯在《英国医学杂志》上撰文指出,即使真的有了抗蛇毒血清,“全球抗蛇毒血清供应也长期存在缺口,已累计造成数百万人死亡和数百万人伤残,还加重了许多国家本来就非常严重的贫困和公民选举权被剥夺的问题”。
但是威廉斯也指出,大多数非洲人本来就无法及时获得挽救生命和肢体所需的护理,如果再得不到这种特殊的抗蛇毒血清,那无异于雪上加霜。“专家们一直在敦促有关部门纠正这种将必需药物拒之门外的做法,”他说,“但没有得到任何有意义的回应。”[54]
威廉斯称,推销各种新型“万应灵药”的推销人员纷纷涌入国际社会没有采取行动的那些地区。例如,在加纳和乍得,无效的抗蛇毒血清导致因被蛇咬伤死亡人数在一年内上升了500%。与此同时,漠视蒙蔽了人们的眼睛,使他们根本看不到对抗蛇毒血清的迫切需要,也看不到这种药物其实很容易制备。当荷兰公共卫生研究人员试图就这个问题调查抗蛇毒血清制造商、国家卫生部门和全球毒物控制中心的意见时,仅有不到1/4的组织做出了回应。[55]研究人员称,根据他们收集到的信息,在蛇咬伤事故频发的国家,卫生机构几乎不参与流行病学研究,不经常组织卫生工作者接受培训,也没有制定有效减少蛇咬伤事故的国家战略。他们认为,由于国际社会对解决抗蛇毒血清短缺问题的支持很少,这些国家把卫生工作的重点放在了他们能够取得成功的领域——这意味着很多人被蛇咬伤后只能听天由命。
发达国家和发展中国家在对毒蛇咬伤的处理上呈现出了极不光彩的惊人差异。这说明尽管我害怕蛇,但我真的无须感到害怕,而世界上不太富裕地区的人则有充分的理由感到害怕,他们必须接受死于毒蛇咬伤是生活的一部分。
不过,最近人们对动物毒液的关注有所增加。这并不是因为发达国家突然开始关心这个问题,而是因为技术的进步为研究人员提供了评估动物毒液的机会,而他们这样做的目的同时也会影响富裕国家。
例如,欧盟的动物毒液项目明确提出,它的宗旨是关注“炎症、糖尿病、自身免疫病、肥胖和过敏”,发明“新型受体靶向药物以及新的治疗手段”。尽管这些补救措施在让富裕国家吃肉的同时也会让那些贫穷国家喝上一口汤,但该项目参与者毫不掩饰地指出,他们的主要目标是经济,而不是人道主义。[56]不过,无论出于什么动机,该研究最终甄别出了数百种新的蛋白质和肽,而且研究人员正在将其转化为拯救生命的疗法。
尽管应用蛇毒蛋白组学近期才引起人们的关注,但它并不是一个新的科学领域。1968年,英国皇家外科医学院药理学家约翰·文所在实验室的一组研究人员证明了巴西具窍蝮蛇(Bothrops jararaca)的毒液可以作为血管紧张素转换酶抑制剂,起到放松血管、降低血压的效果。这一发现迅速导致了卡托普利的研发。1981年,卡托普利获得美国食品药品监督管理局的批准并在美国面市,至今仍用于治疗高血压、肾脏疾病和充血性心力衰竭。[57]
卡托普利是一种革命性新药,但它的成功也有运气成分。巴西的原住民群体长期以来一直用这种毒蛇作为箭头的毒源,在他们的指引下,研究人员才把目光投向了这种毒蛇。[58]
1982年,约翰·文在诺贝尔医学奖的获奖感言中指出:“今天的药物是在几千年知识的基础上制成的。”尽管他是因为发现前列腺素(控制体内若干重要过程的类激素物质)而获得这一殊荣的,但他在简短的晚宴演讲中具体提到了动物毒液的药用前景,最后还补充说“明天的新药将以今天的研究成果为基础,诞生于世界各地实验室的基础研究之中”。[59]
但在接下来的几十年里,人们并没有急于发明基于动物毒液的药物。就当时而言,这项工作难度极大。即使是同一个物种的毒液中也可能有数以千计的有毒肽——这意味着科学家必须对数千万种化学结构进行分类,搞清楚它们各自的作用。要做到这一点,他们首先必须甄别出能影响生物过程的毒液——例如,能降低受试小鼠血压的毒液。然后,他们还要逐步分解毒液,寻找产生所见效果的单个分子或者若干分子组合。
直到最近,由于基因测序技术和体外DNA复制技术取得的进步,研究人员才有可能更快速、更清楚地了解符合哪些条件的分子才会活跃起来。这让科学家更容易找到前景光明的备选化学物质,而不需要像文在他的诺贝尔奖演讲中所说的那样把希望寄托在“民间传说”和“意外发现”上。
现在,我们可以借助超级计算机对毒液的化学结构进行分类,还可以把不同动物的毒素融合在一起创造出特制分子。[60]这些进步使得人们研究毒液的兴趣激增,尤其是世界上最致命动物(比如经常出现在世界上最致命毒蛇名单上的那些)的毒液。
给致命毒蛇赋予一个超级称号是很困难的,因为它们捕食的猎物各不相同。即使以所有蛇都会捕食的老鼠来衡量,也难以得出结论,因为有的蛇捕杀速度更快,有的蛇捕杀频率更高,有的蛇产生的毒液更多,有的蛇产生的毒液毒性更强,有的蛇因为体型和胃口的原因,需要捕杀更多的老鼠。尽管如此,所有爬虫学家在告诫人们对某些毒蛇敬而远之时,都会把内陆太攀蛇、黑曼巴蛇和锯鳞蝰列入他们的名单。[61]