昆士兰大学实验室里一只吃饱的刺客虫。图片来源：Christie Wilcox 在查尔斯·达尔文乘坐“小猎犬号”期间的一篇日记中，他讲述了一只“大黑虫”如何大胆地用它的大口器吸食他手指上的血。这种生物很可能是红斑锥猎蝽（Triatoma infestans），一种接吻虫——目前已知的近7000种刺客虫之一。和它的同类一样，它也配备了一个看起来不祥的吻，用来吸食猎物。但接吻虫是少数几种有吸血习性的刺客虫之一。大多数都更具杀伤力，它们更喜欢使用强效毒液麻痹猎物，然后从内部将其液化，再用针状口器吸食液化后的食物。正是这种行为引起了昆士兰大学分子生物科学研究所的分子昆虫学家兼博士后研究员安德鲁·沃克的兴趣。他和他的同事们好奇这种先麻痹后液化吸食的毒液是什么样子。“我们想看看刺客虫的毒液成分是否与其他有毒动物由于趋同进化而相似，或者不同的进食生理是否会导致不同的成分，”他说。当他们的研究开始时，几乎没有人研究过它们的毒液——“几乎一无所知。”但他们发现的远比这更令人惊讶：这些动物配备了两种不同的毒液，它们在不同的隔间中制造和储存——这在任何有毒动物中都是首次。
挥舞双重毒液的Pristhesancus plagipennis。图片来源：Jiayi Jin 沃克说，虽然使用两种不同的毒液进行攻击和防御是合理的，因为它们可能需要作用于非常不同的生物，但这种精细调整的系统并不容易进化。“要做到这一点，你需要专门的解剖结构，允许你选择合适的毒液，并以某种方式控制其进入输送装置，然后进入被注射毒液的动物体内。”但根据上个月发表在《自然通讯》上的研究，刺客虫显然正是如此。作者们基本上对“蜜蜂杀手”刺客虫（Pristhesancus plagipennis）进行了毒理学上的全面研究，使用MRI扫描、微型CT扫描和共聚焦激光扫描显微镜扫描和可视化它们的组织，以找出所有运动部件。这使得他们能够看到毒腺有不同的隔间，可以储存完全不同的分泌物。沃克说：“我们还看到了多个阀门和泵送结构，以及这些结构与中枢神经系统的神经支配，”这使得动物能够在两种毒液之间切换。
根据 MRI 扫描重建的虫子独特腺体；主腺体为红色，含有新毒液的小隔间为深蓝色。图 1a,b 摘自 Walker 等人 2017 年的研究。然后，由于他们从他们早期对这些动物的研究中认为他们知道毒液中有什么，他们从每个毒腺隔间提取了 RNA，这会告诉他们该组织正在积极制造哪些蛋白质。沃克说：“结果非常清楚。”“我们以前分析的毒液来自较大的隔间，而较小的隔间正在产生一种我们从未见过的截然不同的分泌物。”但如果那不是他们提取的毒液……那是什么呢？首先，他们必须弄清楚如何让这些动物交出这些东西。最初，他们使用蜘蛛的成熟方法收集毒液——轻微的电击会导致肌肉收缩并喷出一点毒液——但这只获得了较大隔间的毒液。通过仔细观察动物的行为，他们发现了另一种方法。沃克解释说：“当你只是惹恼或威胁它们时，许多这些虫子会产生一点点毒液——但只有一点点。”“当对此进行分析时，结果发现它就是我们毒腺较小隔间中‘缺失’的分泌物。”
如何骚扰刺客。视频来源：昆士兰大学 当他们将电刺激获得的毒液注射到蟋蟀体内时，蟋蟀迅速瘫痪。这种毒液还富含消化酶（蛋白酶），因此研究小组得出结论，较大的隔间含有用于捕食的毒液。但从被激怒的虫子身上小心收集的毒液相比之下非常温和——它对捕捉或杀死猎物毫无用处。“所以我们怀疑这种毒液可能专门用于防御，”沃克说。作者和利物浦热带医学学院的毒液生物学家尼克·卡斯韦尔（未参与该研究）指出，它们并非唯一拥有两种截然不同毒液的有毒动物。尽管如此，他说，“有毒动物分泌两种不同用途的毒液的概念相对较新，此前仅在蝎子和芋螺中发现过。”真正有趣的部分是分隔储存。“与之前的例子不同，这项研究表明刺客虫拥有的毒液系统实际上在解剖学上是分隔的，不同的腺体产生用于捕食或防御的不同毒液，”卡斯韦尔继续说道。卡斯韦尔称赞这项工作“稳健地整合了许多不同类型的实验数据……这对于非模式动物或未被广泛研究的动物来说并不容易做到。”他还发现这篇论文“非常有趣”，因为它“真正强调了我们对许多有毒动物毒液系统知之甚少”，他说，并且“揭示了有毒动物毒液系统复杂性的新水平。”
许多双毒液物种之一？也许吧。图片来源：Jiayi Jin 考虑到很少有动物接受过如此仔细的检查，这提出了一个问题：是否还有其他未被发现的具有双毒液的物种？对地球上存在的数十万种有毒动物的详细研究尚未开展，尤其是在小型昆虫中，其特化隔室很容易被忽视。“这些发现似乎会鼓励其他科学家探索——或重新探索——其他有毒动物的毒液系统，以调查动物界中二分毒液的普遍性，”卡斯韦尔说。双毒液从生物勘探的角度来看尤其令人兴奋，因为每种毒液都是由100多种不同成分组成的复杂混合物，具有非常不同的功能。沃克解释说：“专门用于捕猎的毒液很可能是生物友好型杀虫剂的良好来源”，而“用于防御的毒液预计是引起疼痛的毒素的良好来源，这些毒素是研究疼痛感功能的好工具，无论是在健康的生理学中还是在慢性疼痛等疾病状态中。”下一步是深入研究这些毒液的每一种作用，通过表征其中不同毒素的活性——并看看是否有任何毒素看起来像是药物或其他有用化学品的潜在候选者。
引用：Walker et al. 2018. 刺客虫 Pristhesancus plagipennis 在不同的腺体腔中产生两种不同的毒液。自然通讯 9: 755. doi：10.1038/s41467-018-03091-5
