转自:科普中国
熟悉刑侦推理类作品的朋友们,肯定对氰化物印象深刻——毕竟很多受害角色,都是只沾了一丁点剧毒的氰化物就饮恨当场。然而,在无奇不有的自然界,氰化物也可以成为传情达意的礼品。不仅如此,动物“情侣”之间还有很多让人大跌眼镜的危险互动,在这个 520 就让我们一起了解一下。
苦杏仁味,香水有毒
六星灯蛾 Zygaena filipendulae 拥有带红色斑点的黑色上翅和红色的下翅。在昆虫中,艳丽的色彩往往是有毒的警戒信号。六星灯蛾含有氰苷,也叫氰甙,这是自然界里十分常见的一类含氰物质。氰苷本身无毒,但一定条件下分解后会生成剧毒的氢氰酸(HCN,也叫氰化氢),被许多植物和动物用于自卫。比如苦杏仁里的苦杏仁苷就是一种氰苷,它让氰化物背上了“苦杏仁味”的标签。顺便一提,氢氰酸也有苦杏仁味。
六星灯蛾 图片来自 wiki六星灯蛾可以从幼虫时期吃的豆科植物里获得氰苷,也可以自己合成,它不仅自用,还把毒素赠送给配偶。雄虫交配时,会传递一个巨大(相当于体重 30%)的精囊给雌虫,里面含有自己体内约 30%的氰苷。雌虫虽然会自产氰苷,但合成毒素的成本很高,还要转移一部分给卵,用于保护下一代。所以这份氰苷礼物可谓雪中送炭。
最奇怪的是,氰苷分解产生的氢氰酸,还是六星灯蛾“谈情说爱”的化学语言。平时六星灯蛾会散发出少量氢氰酸,而雌性散发的更加浓烈,这不仅是吓退捕食者的化学武器,还是吸引雄性的化学信号。而雄性也会用同样的方式回复:雄虫的腹部有一对刷子一样的结构,在交配时翻出体外,上面沾着氢氰酸等氰苷分解产生的物质,雌虫可以借此判断雄性的氰苷储量多少,能否给自己足够的氰苷来提供“安全感”。
“投毒专家”的“脑洞”
如果说“谈情说爱”用上氰化物是奇观的话,使用比氰化物更毒的物质来“炫富”,就更是“脑洞大开”了。而这个“脑洞”,可是字面意义上的。
斑蝥素是一种特别的毒素,要说明它的毒性有多剧烈,首先要解释一下 LD50,这是测量毒性的指标,表示在规定时间内,通过指定感染途径,使一定体重或年龄的某种动物半数死亡所需最小细菌数或毒素量。LD50 越小说明毒性越强。氰化物里出镜率最高的氰化钾,大鼠腹腔注射 LD50 是 4mg/kg,斑蝥素呢,小白鼠腹膜内注射 LD50 为 1.0mg/kg。曾有过人类服用它丧命,甚至涂抹致死的记录。
奇怪的是,这种毒药却是昆虫的香饽饽,只要放一点斑蝥素在外面,就会有大量的昆虫趋之若鹜,而且有甲虫、苍蝇、蜂类、椿象等各种各样的种类。为什么会这样?我们所知甚少,但至少在一种昆虫身上,人类已经进行了足够多的研究,足以了解斑蝥素在它的“爱情”生活中发挥重要的作用。
赤翅甲科(Pyrochroidae)里有一种不起眼的甲虫 Neopyrochroa flabellata,和六星灯蛾一样,雄虫会通过精包(相当于体重的 10%),传递毒素给雌虫,作为保护下一代的武器。而这种毒素,自然就是斑蝥素。
不过,甲虫要比蛾子更懂仪式感。雄虫的头部有一条裂缝 (也算得上是一种脑洞,不是么?) ,里面藏着腺体,可以分泌少量的斑蝥素。在交配之前,雌虫和雄虫会摆出头对头的姿势,雌虫把头伸到这条裂缝里,品尝里面的分泌物。如果雄虫的斑蝥素不够,雌虫就会拒绝交配。
这条缝隙里斑蝥素的量大约是 1.5μg,而雄虫的一个精包就可以传递 40μg,所以这点儿毒素的实际用途很值得怀疑,它的目的就是让雄虫证明自己“出手阔绰”。如果把少量的斑蝥素用针尖涂到一只没有斑蝥素的雄虫头上,雌虫就会被骗住,倾心于“假土豪”。
但这种甲虫自己并不会合成斑蝥素,它只能自己把斑蝥素吃下去再分泌出来,所以甲虫是从哪里弄来斑蝥素的?目前还是一个谜,在实验室里,我们可以直接喂给它纯斑蝥素,但在野外,只有芫菁科(Meloidae)和擬芫菁科(Oedemeridae)的甲虫能够自然产生斑蝥素。这些昆虫并不常见,想吃掉它们或者它们的卵都不算容易。
有趣的是,科学家们还尝试过给这种甲虫喂食同类的卵,看它会不会为了获取宝贵的斑蝥素而同类相食。答案是不会,虫子还是挺有原则的。
蜗牛的丘比特之箭
比起昆虫,蜗牛的下限就要难以捉摸一些。它们同样会送出“爱情礼物”,但无论形式还是内容都非常暴力。
某些雌雄同体的蜗牛和蛞蝓体内有一个到八个坚硬的“箭矢”,藏在肌肉质的囊中。在交配中,它会把“箭矢”推出来刺向对方。这种箭叫恋矢(love-dart),通常会刺中生殖孔附近,有时也会刺穿腹足,甚至头。
一种蜗牛的恋矢 右下角白色刻度代表为0.5mm 图片来自 wiki对这个“丘比特之箭”的用处,人类众说纷纭,最后唯一站得住脚的解释,就是存放恋矢的囊附近有腺体会分泌粘液,恋矢刺出时蘸着粘液。这种液体里面的化学成分,可以增加蜗牛做父亲的可能性。
蜗牛体内不仅有接收精子的器官,还有消化精子的器官,这样它就可以选择钟意的精子作为孩子的父亲。小灰蜗牛 Cornu aspersum 会把进入体内的超过 99%精子都消化掉。小灰蜗牛恋矢上粘液里的化学成分,可以控制蜗牛接收精子器官的蠕动,使之接受更多精子,同时让通往消化精子器官的通道收缩变窄,减少消化精子的量。结果就是使用恋矢刺穿爱人的蜗牛,会让更多的卵受精,成为更多小蜗牛的父亲。
小灰蜗牛 图片来自 wiki因为蜗牛是雌雄同体的,在交配的时候双方都会接收精子,也都会刺出恋矢。所以严格地说,谁也没有占到便宜,拼刺刀拼了个两败俱伤。
我们对恋矢的了解,大多是基于对小灰蜗牛的研究。但蜗牛恋矢的形态千奇百怪,完全有理由猜想,目前我们已知的恋矢用途,只是其中之一,甚至可能是九牛一毛。
其他蜗牛的手段可能更加险恶。比如有种蜗牛Euhadra quaesita,被恋矢刺过后,10 天内都不愿接受交配,也许它的粘液具有减少“欲望”的作用,这样可以减少配偶与其他“情敌”交配的机会,扩大自己授精的几率。
而还有一种蜗牛 Bradybaena pellucida,被恋矢刺过之后,它的产卵量会减少,而且寿命会缩短 16 天。虽然我们还不知道它的恋矢上粘液的成分,但显然其中含有毒素。所谓的爱情之箭,其实是相爱相杀的险恶武器。
从氰苷到斑蝥素,从化学信号到机械穿刺,这些求偶策略会让作为人类的我们汗毛直竖。但这些物种的例子,也揭示着演化最基础的运行规则:任何能提升后代存活概率的行为,都可能被自然选择保留,不论在人类看来多么奇怪甚至危险。