在巴西一个偏远的沙漠地带，圣保罗布坦坦研究所的卡洛斯·贾里德（Carlos Jared）试图采集一种名为格林宁蛙（Corythomantis greeningi）的树蟾。
Corythomantis greeningi的头部特写。图片来源：Carlos Jared/Butantan Institute
突然，一股刺痛从卡洛斯的手上传来——他的皮肤被树蟾刺破了。毒液侵蚀后，整条手臂陷入剧烈疼痛，在无法获得医疗的情况下，疼痛持续了五个小时。正是这次经历让卡洛斯意识到，格林宁蛙是能够注毒（Venomous）的。
它们不是有毒的，而是有毒的
在神秘的南美，身藏奇毒的两栖动物并不罕见——箭毒蛙便因毒素被涂在箭镞上用于捕猎而得名。有毒生物大致分为两类：能注毒的（Venomous）带有传送机制，如毒蛇咬人时注入毒液；而带毒（Poisonous）的如箭毒蛙，毒素贮存在皮下，只有被咬或接触才会中毒。尽管某些两栖动物的毒液致命，但人们一直以为它们只是带毒动物——直到卡洛斯与格林宁蛙的接触，科学家才更新了认知。
后来，在美国犹他州立大学生物学教授埃蒙德·布罗德（Edmund D. Brodie, Jr.）的带领下，卡洛斯等人在巴西发现了树蟾科另一个属中同样具备主动注毒技能的布鲁诺盔头蛙（Aparasphenodon brunoi）。在最新一期《当代生物学》（Current Biology）上，他们公布了这两种树蟾的放毒本领。
两种树蟾的形态及头部骨刺特写。左侧A、C、E为布鲁诺盔头蛙；右侧B、D、F为格林宁蛙。图片来源：研究论文
原来，这两种树蟾头部有完善的毒液运输系统，通过骨刺将皮下毒液腺中的毒液送到体外——这种注毒系统是从被动防御到主动进攻的分水岭。它们的头部扁平粗糙，表面由硬化的真皮致密层和突出的骨刺边缘构成。被抓握时，树蟾释放粘性分泌物，扭曲头部，用骨刺攻击，骨刺上附着毒性粘液穿透皮肤。
两种树蟾的骨刺和毒液腺。上排为布鲁诺盔头蛙骨刺穿出时的扫描电镜图，星号标注骨刺经过毒腺区域后穿出；下排为格林宁蛙上颌附近的骨刺和毒腺。图片来源：研究论文
毒液可能只用于保命
相对于一般蛙类，它们的头部更灵活，能向两侧或垂直弯曲，扩大了防御范围。一般带毒蛙类只能在被捕杀后以毒素复仇，但“这些树蟾特殊的头部结构能在面对捕食者时提高生存希望，”布罗德告诉科学人，“不过，我们现在还不知道有什么东西会猎食它们。”
中科院两栖动物生态适应进化与保护研究专家谢锋研究员对科学人表示：“在其他没有这类机制的两栖动物身上，毒腺更多是被动防御系统；有了毒液传递机制后，它们可能进化为主动攻击性武器。”因此，敢于与这些树蟾为敌的捕食者肯定不简单。研究人员发现，两种树蟾的毒性惊人——甚至超过蝮蛇类。格林宁蛙毒液毒性是矛头蝮（Bothrops）的2倍，而布鲁诺盔头蛙毒液毒性高达矛头蝮的25倍。
“我们还不清楚毒液的具体起效机制，但它能引起极端疼痛，并在低注射剂量下杀死小鼠，”布罗德说。腹膜内攻毒实验显示，布鲁诺盔头蛙头部毒液对小鼠的半致死剂量（LD50）仅为3.12微克，格林宁蛙则为51.94微克。尽管毒性略低，但格林宁蛙演化出更大的毒液腺，产毒能力更强。
中国科学院昆明动物研究所副所长赖仞评论说，通过主动运毒到捕食者或猎物体内，这些树蟾能增强主动防御或攻击能力；骨刺的存在也提高了毒液利用效率。
格林宁蛙活体特写，星号标注处为骨刺。图片来源：研究论文
有此奇毒，你是否想象这些树蟾在树林里毒害猎物的画面？可惜，“尽管这两种树蟾应该对自身毒液免疫，”布罗德说，“但它们的毒液可能只用于防御。”
对两种树蟾毒液成分分析显示，其中含有酪蛋白水解酶和纤维蛋白溶解酶活性，这些酶也常见于其他注毒动物毒液中。此外，还发现透明质酸酶活性，虽无直接攻击性，但能促进毒素扩散。
赖仞指出，研究动物毒素一方面可作为工具帮助阐明人类受体、离子通道的结构和功能，例如通过银环蛇毒素发现的乙酰胆碱受体；另一方面可直接作为药用，如从美洲矛头蝮蛇毒液中提取的凝血酶类似物蛋白已用作止血药物。动物毒素还可充当药物先导分子，为药物开发提供帮助。
“我们将进一步分析两种树蟾的毒液，弄清其本质，也希望研究其他类似物种，看看它们是否具有主动释放毒液的能力，”布罗德说。当然，为防止卡洛斯的悲剧重演，他们必须做好防范。
（编辑：Calo）
参考文献：
- Jared et al., Venomous Frogs Use Heads as Weapons, Current Biology (2015), dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.06.061