从澳洲巨型刺树毒液中分离出神经毒肽

2020-09-23 18:52:31

笼罩着澳大利亚巨型刺刺树的树属Dendrocnide的传说,可能和它的广博一样令人怀疑。噩梦般的遭遇的故事比比皆是,它叶子皮下针状的毛发注入了一种毒素,让人发疯,并促使马匹跳下悬崖。

其中一些故事有几百年的历史,无法核实。但正如爱德华·吉尔丁可以证明的那样,这些传说至少包含了一丝真理:被装饰在树叶和树干上的纤细绒毛刺伤的绝对痛苦。这些树可以长到100英尺以上,遍布澳大利亚东部的热带雨林,众所周知,它们会折磨徒步旅行者。

昆士兰大学(University Of Queensland)生物学家、自称叮人鉴赏家的吉尔丁博士说:“这就像把钉子插进了你的肉里。”

树木毛发的刺痛也有巨大的持久力,可以几个小时或几天的时间在海浪中释放痛苦。一些轶事报道了持续数月的间歇性疼痛;一些特别严重的刺痛甚至让人们住进了医院。

对于大多数受害者来说,这种挥之不去的痛苦可能足以激励他们避开这些植物。但是,吉尔丁博士和几位志同道合的受虐狂同事却努力破译是什么让Dendrocnide产生了冲击力。

经过数十次实验和无数次刺痛,他们已经确定了其中的一些成分。正如他们周三在“科学进展”(Science Advance)杂志上所报道的那样,澳大利亚刺痛的树木充满了一种毒素,当注射时,这种毒素会附着在接受者的疼痛检测细胞上,让它们变得疯狂,将痛苦的区域锁定在相当于无限尖叫的分子中。

哈佛大学的神经生物学家艾萨克·邱(Isaac Chiu)没有参与这项研究,他说:“导致疼痛的因素太多了,人们对其中的原因知之甚少。”邱博士指出,树木的毒素针对的是神经细胞上发现的一种分子,这种分子是“哺乳动物疼痛的基础”,他说。“如果这揭示了一些阻碍这一点的东西,那将是非常令人兴奋的。”

数十年来,Dendrocnide植物的痛苦效力一直困扰着研究人员。这些树经常伤害人类,以至于它们的许多栖息地都有警示标志,警告粗心大意的游客“当心刺痛的树”。经常光顾这些森林的人有时会携带呼吸器、重型手套和一把抗组胺药物。

但是,昆士兰大学(University Of Queensland)疼痛研究员、这项新研究的作者之一伊琳娜·维特(Irina Vetter)表示,即使是驱使自己注射树木毒素提取物的科学家也无法找出刺痛的来源。

维特博士说,这些实验在伦理上是灰色的,不能再进行了。但她、吉尔丁博士和他们的同事们仍然能够从两种树枝状化合物中分离出毒素的化学成分,并在实验室中创造出这些化合物的合成版本。在这两种植物中发现的一种非常小的蛋白质会让老鼠舔咬注射它的地方。这种分子倾倒在神经细胞上,将喜欢触发的细胞翻转到“开启”的位置,迫使它们发出洪流般的信号。

为了向金皮-金皮致敬,研究人员将这种微小的、引起疼痛的分子命名为金皮-金皮,这是古比·古比人(Gubbi Gubbi)语言中刺树的意思,古比·古比人是澳大利亚土著居民的一群。

维特博士惊讶地发现,这些裸体动物与毒蜘蛛和锥形蜗牛制造的毒素有惊人的相似之处,后者使用这些化学物质来使不幸的猎物丧失行动能力。

内布拉斯加州大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)的毒素研究员沙布南·穆罕默德(Shabnam Mohammadi)没有参与这项研究,他说:“这是三个差异很大的生物群体--蜘蛛、锥螺,现在又是这些树--产生的毒素非常相似。”

她补充说,这是一个令人震惊的例子,生命树的不同分支汇聚在同一个解决方案上。

研究人员不确定这种毒素是如何造福于松树的。维特博士说,也许它是一种化学盔甲,可以抵御饥饿的食草动物。但一些动物,如甲虫和袋鼠-袋鼠的小近亲-似乎很乐意咀嚼松树的叶子,刺痛的脊椎等等。

邱博士和穆罕默德博士都说,他们怀疑裸子植物并不是导致松柏毒素难以服用的唯一因素,特别是考虑到这种植物具有奇怪而持久的副作用。Vetter博士之前与树木的一些扭打已经导致她的胸痛和四肢的射击不适,以及其他症状。

“我认为他们只是触及了这些植物所含物质的皮毛,”穆罕默德博士说。

在更多的神秘成分被发现之前,吉尔丁博士建议避开刺痛的树木。“如果你和植物一起工作,几乎不可能不被蜇,”他说。

吉尔丁博士指出,这种植物诱人的外观使这一挑战变得更加困难。同样的毛发可以带来令人难以置信的疼痛,让叶子和茎看起来假的柔软和柔软,“就像你想要摩擦的一种毛茸茸的友好的绿色植物,”他说。