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科学家成功研制出世界上最毒的毒物:威力惊人

2016-11-22 11:04| 发布者: funinusa_admin| 查看: 3001| 评论: 0

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摘要: 美国华人网-科技新闻-科学家成功研制出世界上最毒的毒物:威力惊人 毒素是动物界中十分常见的“武器”,很多动物依靠自己独特的毒素来捕食或者对抗天敌。蛇毒、蝎毒、河豚毒素等等都具有致命的威力。冷兵器时代, ...

美国华人网-科技新闻-科学家成功研制出世界上最毒的毒物:威力惊人


毒素是动物界中十分常见的“武器”,很多动物依靠自己独特的毒素来捕食或者对抗天敌。蛇毒、蝎毒、河豚毒素等等都具有致命的威力。冷兵器时代,这些毒素也自然被用来增强杀伤力,例如印第安人的吹箭筒,还有涂满毒药的匕首。

今天,我们来说说箭毒蛙,这是一种在生物圈毒素排行榜上靠前的毒素,威力惊人,仅仅几毫克就能致人死地。箭毒蛙毒素BTX是一种十分珍惜的药材,在世界上的存量都很少,仅仅只有170毫克,与一克拉的钻石的质量相当。箭毒蛙毒素能在金色箭毒蛙的表皮中提取,属剧毒物质,仅仅1毫克就能另10到20个成年人丧命。

科学家成功研制出世界上最毒的毒物:威力惊人

箭毒蛙拥有的这种独特秘密武器也引起了不少药学研究者的兴趣,但是箭毒蛙毕竟还是危险的动物,收集起来十分困难。(有意思的是,野生的箭毒蛙还是比较受欢迎,因为它们只能在野外生活时才能制造箭毒蛙毒素,而家养的箭毒蛙就不行,虽然作为宠物它们很萌,但于研究并没有太多意义。)

不过,学界还是传来佳话,一个研究小组设计了一个合成箭毒蛙毒素的方法,连它的对映异构体也一并得到了。对映异构体与其原分子的元素组成一样,就是分子构型不一样,但是就像照镜子一样,和原分子是对称的。

看到这些你也许会说:“谁Care这些个鬼化学名词啊,你们这些理科生真讨厌。快给我看萌萌的蛙总!”小编表示,嗯,金色箭毒蛙的图就在后面,不过化学课还是要上。

科学家成功研制出世界上最毒的毒物:威力惊人

左图就是强效神经毒素箭毒蛙毒素。右图就是它的镜像异构体。它们两者有着相同的元素组成,但是它们的特性就相差了十万八千里。

好吧,我们现在都有点激动,先把箭毒蛙摆在一边,让我们说回箭毒蛙毒素。为什么箭毒蛙毒素的合成是很有意义的呢?因为箭毒蛙毒素是一种强效的神经毒素,它能打开细胞膜上钠离子的通道。这些通道,处于正常工作时,能参与传递神经和肌肉组织的电信号。这也是我们走路、呼吸、血液循环还有日常生活的基本生物原理之一。

而当箭毒蛙毒素作用于这些钠离子通道时,它们就将持续开着。最直观的效果就是会引起肌肉抽筋。高中的生物课也提到过,心脏的大部分是由一种叫做“心肌”的肌肉组织构成。毫无疑问地,箭毒蛙毒素也能引起心肌功能紊乱,甚至使你的心跳停止。

大自然是最好的生物化学工程师。历经很多两栖动物的世代的进化,箭毒蛙毒素作用于钠离子通道的效果已经接近完美了。事实上,它的作用比很多合成的化学物质都要有效。举个栗子,局部麻醉药就是典型应用。

接下来终于轮到本篇的主人公出场:马特·洛干。他在一家名为“Gilead Sciences”的生物制药公司担任研究科学家一职,是基于本次研究发表论文的第一作者。他表示,类似箭毒蛙毒素的化学物质的合成有助于我们开发更加有效的局部麻醉药。而且,与箭毒蛙毒素效果相关的“结合位置”与局部麻醉药分子的结合位置相类似,那么对于这些结合位置的研究,也将有利于改善麻醉剂的功效以及对麻醉位置的选择性。

其实,开发新式麻醉药并不是本次研究的初衷,他们仅仅是想尝试制造自然中存在的化学分子。显然,这个发现是意外之喜,他们将箭毒蛙毒素及其对映异构体都合成出来了。这两者结构呈镜像对称,箭毒蛙毒素好比是左手手套,其对映异构体那就是右手手套。

箭毒蛙毒素在物种经历长时间进化之后,已经确定了具有高度选择性的结合位置,那么它的对映异构体将不能对那些离子通道产生作用。对此,洛干先生还对我们说出了发现的不寻常之处:“我们对结果也觉得很惊讶。因为我们发现我们制造的箭毒蛙毒素的对映异构体并没有存在于大自然中,而且它的作用却和箭毒蛙毒素相类似,只不过产生效果的机理不一样。这也是出乎我们意料之外的。”

具体而言,箭毒蛙毒素及其对映异构体都有对钠离子通道的作用,不同的是箭毒蛙毒素的作用是不可逆的,而其对映异构体的作用是可逆的,并且其对映异构体可以打开钠离子通道,也能使通道关闭。

那么自然的,箭毒蛙毒素的对映异构体也许能帮助科学家对钠离子通道的功能有更好的理解。听起来,或许这并不令人激动,但是这些微观生物结构的功能对生命是十分关键的。

另一方面,我们已经能合成箭毒蛙毒素了,箭毒蛙作为珍稀动物也变得更加安全。洛干也对此说道:“能从实验室里面合成箭毒蛙毒素了,那我们也不必从这些小动物身上索取自然的馈赠了。”

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