貝類的啟示

海倫?斯凱爾斯 劉利平 李慷

軟體動物及其貝殼，它們可以是寶石、工藝品和食物，也可以是樂器、錢幣、織物原料，以及其他用來收藏和觀賞的標本。現在，人們也在對軟體動物進行研究，并發掘了它們更強大而新穎的用途。地球上的許多軟體動物有過一些令人驚訝的行為，后來人們證明那些行為隱含了一些有價值的信息。有些軟體動物生活在極度惡劣的條件中，那些地方可能比我們想象的可怕得多。

海洋殺手

芋螺白天不怎么活動，它們會藏在珊瑚礁的縫隙中或埋在沙子底下，仿佛要把它們那烙印在貝殼上的復雜圖案隱藏起來。只有在黃昏降臨之時，這些獵人才會出來尋找晚餐。

芋螺種類達到700種，如此龐大的數量導致芋螺科很可能成為海洋中最多樣化的動物。它們中的大多數都進化成只捕捉某一種動物的專業獵手，有些捕食蠕蟲，有些捕食蝸牛，有些捕食其他芋螺，還有些學到的技能似乎更不可思議——它們可以捕食魚類。

芋螺從藏匿處爬出來后，會獨自在水里巡邏，它們以吻部搜索周圍，試圖找到一條睡著的魚。它會悄悄地挪向毫不知情的目標，然后射出一枚裝滿毒液的飛鏢。芋螺的毒鏢一旦刺入體內，魚就會立刻喪失行動力。隨后，芋螺用毒鏢尾部附帶的細線將獵物慢慢拖過來，然再用大得恐怖的吻部一口吞下獵物，然后慢慢消化掉這頓豐盛的晚餐。幾個小時后，芋螺會緩緩吐出一堆魚骨和鱗片。

芋螺狩獵之所以如此專業，秘密隱藏在它們的毒鏢中。這些武器是一些帶倒鉤的中空臼齒，能夠牢牢地卡在獵物的身體上。每枚毒鏢可長達1厘米，但只能使用一次，就像一次性皮下注射器。毒鏢能儲存毒液，就像等待發射的箭頭。獵物進入射程范圍后，毒牙就會受到毒囊——毒鱗莖（一種刺激肌肉收縮的酶，也能刺激扇貝、魷魚迅速逃竄）——的擠壓，從吻部末端飛速射出。

除了小魚，芋螺也會獵殺人類，比如粗心的漁夫或貝殼收集者。當然，它們不會故意尾隨并吃掉人類，芋螺獵殺人類通常是為了保護自己。當它們感覺受到威脅時，便會發射準備就緒的毒鏢。芋螺的吻部很長，可以觸碰到身體的所有部位，因此芋螺身上并沒有什么可供人類撿起的安全地方。

18世紀早期，荷蘭博物學家格奧爾格·埃伯哈德·魯姆菲烏斯在為荷蘭東印度公司工作時，記錄了一起芋螺致人死亡的案例：一個印度尼西亞女孩撿起一只貝殼后發現手很癢，沒多久就去世了。自那以后，大約有30起芋螺致死事故被記錄在案，他們的死因幾乎都是心臟病發作和膈膜麻痹導致的窒息。芋螺刺傷的嚴重性取決于芋螺種類。大多數芋螺的毒液不足以殺死人類，但被刺的感覺肯定不舒服，麻痹或者局部麻痹的情況會持續幾周。不管如何，千萬不能觸碰地紋芋螺，因為它們致死的概率達70%。

更重要的問題在于芋螺的毒液如何變得如此強勁，這是一個困擾研究人員數十年的難題。1956年，耶魯大學的艾倫·科恩首次觀察到芋螺捕獵魚類的現象，并開始琢磨它們如何發現獵物。科恩小心翼翼地把芋螺放進水族箱中，發現它們會把自己埋在沙子底下，只露出眼睛。隨后，他往水族箱中放進各種食物，其中一種是活魚。活魚進箱后馬上引發了芋螺的狩獵行為，它們從沙子中冒出來，然后搜索周圍。相比之下，它們對死魚完全不感興趣，卻會被水族箱中幾滴水引發的動靜所吸引，那正是活魚游過的地方。即使那里沒有任何東西，芋螺也會進行搜尋。通過這些實驗，科恩認為芋螺是通過嗅覺來發現獵物的。后來，他成為芋螺研究的權威并執教于華盛頓大學。芋螺科的種類幾乎都以他的名字命名。

1970年代，昆士蘭大學開始研究芋螺毒液的活性成分。因為大堡礁就在昆士蘭大學不遠處，可以提供現成的芋螺資源，因而鮑勃·恩迪安及其同事可說是擁有極大的便利。他們首次發現毒液是一種包括了幾種化合物的混合物，然而當時沒人懷疑芋螺毒素的復雜性。

另外的芋螺毒液相關研究則來自1980年代巴爾多梅羅·奧利維拉的團隊。奧利維拉是菲律賓人，在孩提時代就喜歡收集貝殼，因此清楚地知道芋螺能殺人。奧利維拉在美國猶他大學的新實驗室中獲得了突破性進展。在那里，他得到了一些聰明學子的幫助，其中一位名叫克雷格·克拉克，他提出可以試試將毒液提取物直接注入小鼠的神經系統。奧利維拉承認，當時他并不認為這會起作用，但克拉克還是行動了。幾名學生進一步完善這一實驗，小鼠開始表現出一些奇怪行為。不同的毒液提取物效果也不盡相同，有些會令小鼠不可控地顫抖或撓傷自己，有些會令小鼠陷入長達24小時的恍惚狀態，有些會讓小鼠在籠子里瘋狂亂竄甚至撞墻。

顯然，芋螺毒素以不同的方式影響著實驗鼠神經系統的不同部位。到了1990年代，世界各地的研究小組已經認識到芋螺及其毒液在研究神經和大腦方面的巨大潛力，甚至有可能研發出新藥。不久后，這些芋螺成了最常見的海洋實驗動物之一。

從化學武器到救命藥

如今，人們已經了解了大量有關芋螺及其毒液的信息。芋螺毒素是由多肽混合物構成，大多數由10～30個含大量二硫鍵的氨基酸組成，二硫鍵可以讓分子結構變得堅固、穩定。每一種芋螺毒素都包含有50～200個多肽，它們都藏在芋螺的毒腺之中。芋螺的毒液管上分布著一些間歇性起作用的基因，導致形成特定的多肽混合物像特調的雞尾酒一樣，這些混合物可以沿著毒液管一滴滴流到盡頭的中空毒鏢。芋螺甚至可以根據情況來調整相應的毒液配方，比如是狩獵還是防御。

芋螺毒素或許是地球上最復雜的毒藥，其他致命生物則往往只依賴一種強大而單一的毒素。而想達到芋螺毒素那樣的致命效果，你需要集合起多種其他危險生物：你不僅要舔箭毒蛙的皮膚（箭毒蛙毒素），還要吃河豚的肝臟（河豚毒素），再被梭狀芽孢桿菌感染（肉毒桿菌毒素），最后再被眼鏡蛇咬傷（眼鏡蛇神經毒素）。這些天然毒素都含有致命劇毒，而且各不相同，極其復雜，它們之中的很多已經被用于生物醫學研究，但沒有一種像芋螺毒素那樣吸引了如此多的注意力。不過，芋螺毒素最令神經科學家傾倒的地方不在于它們能殺死魚或者人類，而在于它們精準的特異性。盡管芋螺毒素只由一小串氨基酸分子組成，但它們對能與自己結合的離子通道極為挑剔。

動物的神經系統周圍分布著一系列令人眼花繚亂的離子通道和神經受體，每種離子通道和受體都有自己特定的形狀，每種芋螺毒素都只會與一種特別的通道相結合。所以，每一種芋螺毒素都是一把特異性很強的鑰匙，只能打開一把特定的鎖。因此，芋螺毒素成了一種很強大的研究工具，它們讓神經科學家得以在動物的神經系統內精確地選擇想打開或關閉的通道，從而幫助研究神經、大腦和身體內部的運作。

在數千項研究中，芋螺毒素幫助科學家了解生物的基礎運行，讓人們可以更深入地了解肌肉如何收縮、血壓如何調節以及腎臟、視網膜等如何工作。1980年代，奧利維拉的團隊發現，從地紋芋螺中提取的芋螺毒素可以讓實驗鼠進入睡眠狀態。這種“睡眠肽”是芋螺往水中釋放的使獵物昏迷的鎮靜藥物之一，這種活性成分后來被鑒定為“G型芋螺睡眠肽”，是一種存在于被稱為“涅槃陰謀”的芋螺毒素中，它能阻斷針對神經遞質谷氨酸的離子通道型受體。目前，有關科學家正在做臨床試驗，希望檢測出芋螺毒素是否可以幫助緩解難治性癲癇患者高度活躍的神經。它還能阻止阿爾茨海默癥和帕金森癥患者的神經崩潰。其他芋螺毒素也被嘗試著用于治療心臟病、多發性硬化癥和注意缺陷多動障礙。

芋螺毒素被用來治療慢性疼痛已經有十多年歷史。齊考諾肽（嗎啡等止痛藥的主要替代品）是一種人工合成物，其原料正是從芋螺體內提取的毒素。它可以阻斷神經細胞上的鈣通道，讓疼痛信號無法從神經傳遞到脊髓，最后到達大腦中樞。它的止痛效力是嗎啡的1000倍，而且沒有上癮的風險。

受芋螺啟發而開發的新藥并非只有芋螺毒素這一種。事實證明，芋螺的武器比人們想象的更為復雜。形形色色的胰島素正是地紋芋螺和郁金香芋螺的“涅槃陰謀”毒素的組成部分，與軟體動物的激素相比，它們的結構更接近于魚類激素。這是胰島素武器化的首個已知案例，為人們研究胰島素如何工作打開了新窗口，盡管可能還需要一些時間，但未來肯定能夠研究出治療糖尿病的新藥。

（摘自廣西師范大學出版社《時間的螺旋：貝殼里的人類史》）